地鐵暗挖隧道工程中的深孔注漿施工技術

陳泓予 韓邦棟 王婭梅

1.北京城市快軌建設管理有限公司 北京 100000

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現階段，許多地鐵隧道工程依舊采取淺埋暗挖這種施工技術，盡管這種技術的應用十分便利，施工也較為容易，但伴隨而來的也有更多新問題。比如這種技術不適用于沙土地層、老舊管線較多、斷層破碎區域等位置，極有可能導致工程出現坍塌、漏水、冒頂等問題，一旦發生事故，不僅會對施工周期、原材料成本等造成不良影響，還會對地鐵工程的整體質量帶來危害，減少地鐵隧道的整體使用壽命，建成后還會存在各種各樣的安全隱患。而應用深孔注漿這種技術，則可以有效解決上述問題，將其合理的運用到暗挖隧道工程當中，能夠為現場施工人員提供更加優質且安全的作業環境，從而保證地鐵暗挖隧道工程的建設質量與使用壽命。

1 地鐵暗挖隧道工程的施工特點分析

暗挖工程是相較于明挖工程提出的，在地下管線和建筑物較為集中的一些區域內，明挖施工往往會對居民們的日常生活造成不良影響，所以通過暗挖施工的方式，能夠有效降低對附近居民的影響。隧道暗挖工程中的施工方法由于地層情況不同需要選擇不同方法。比如在一些軟弱破碎的地層區域內建設地鐵，最為常見的一種方法就是淺埋暗挖法，這種方法中主要的支護方式就是新奧法。通常情況下，注漿加固包括兩種技術形式，第一種就是深孔注漿，第二種就是超前小導管注漿。對比超前小導管注漿來說，深孔注漿時的鉆孔更深，因此能夠獲取更好的注漿效果與加固能力。在施工實踐過程中，采取深孔注漿這種技術開展隧道加固作業能夠獲取良好效果。隧道暗挖工程施工期間，最為關鍵的一個問題就是怎樣控制地層中水，而應用深孔注漿則能夠有效完成這一任務。在施工過程中，一方面應當詳細了解施工沿線內的地質水文狀況，另一方面還需要充分意識到沿線復雜給排水系統的實際情況。防止由于施工對給排水系統造成破壞，從而對居民生活帶來不良影響，導致暗挖工程出現水淹風險[1]。

2 地鐵暗挖隧道工程中深孔注漿施工技術的應用優勢分析

在地鐵工程中的暗挖隧道當中，應用深孔注漿這種施工技術一方面能夠有效解決傳統施工作業期間可能出現的滲水漏水、安全隱患與塌方事故等問題，另一方面也可以有效提高工程施工質量與加固效果，因此有著十分明顯的優勢。首先，就是能夠降低整體施工成本。在應用深孔注漿這種施工技術后，土層當中的土體強度能夠得到有效強化，在后續施工過程中發生的問題也會不斷減少，因此能夠有效提升施工連續性，發生停工情況也相對較少，因此可以有效減低與控制施工成本；其次，就是能夠在一定程度上解決工程開挖面出現的滲水問題，防止對水質以及水文條件造成不必要的損害與破壞；最后，就是借助于這種技術來加固土層，可以避免地面建筑發生沉降位移等問題。總的來看，深孔注漿這種施工技術是一種十分適用于暗挖隧道工程中的技術手段，其應用優勢十分明顯，因此需要工程方與施工人員對其加以合理利用[2]。

3 深孔注漿技術的原理與特征分析

深孔注漿這種技術的應用主要就是為了借助于注漿作業來提升土體穩定性與整體性，確保圍巖能夠具有良好的承載能力與力學性能，從而實現良好的止水效果。借助于機械設備把漿液注入到地層當中的縫隙內，從而起到良好的填充作用。在注入漿液過程中，往往需要一定壓力，而壓力供給的方式則主要包括兩種，分別為氣壓與液壓，一些新生成的漿脈可以在一定程度上對地層具有的力學性能加以改善，提升其整體承載力，對暗挖隧道可能出現的地表沉降加以有效控制。這也能夠在一定程度上體現出使用漿液能夠提高土體耐久性的特點，同時也可以有效提高土體承載能力以及使用壽命。在施工實踐過程中，可以結合施工現場內的水文條件與地質情況，根據具體的施工要求來選擇更適合的漿液類型，從而確保施工過程的安全性與施工結果的質量性[3]。

4 深孔注漿施工質量的控制要點分析

第一，為保證注漿質量，要求施工人員不停攪拌確保漿液充分混合均勻，減少沉淀物的出現，還需要施工人員細致篩選漿液配置的材料，從中挑選最適合的材料提高漿液配置的科學性；第二，注漿作業期間，需要格外關注注漿設備，因為設備是否可以良好運轉將對注漿質量產生直接影響。一般來說，注漿開始之前需要對設備進行全面檢查，如果發現設備存在故障或者無法正常使用，則需要第一時間加以修復，避免影響到正常施工作業，導致施工進度出現延后的情況；第三，注漿作業還有一個決定性因素就是混合器，必須要確保注漿泵能夠暢通無阻，這對于混合器有著交稿要求，混合器控制通常就是指管路與混合器嚴禁出現堵塞。混合器不能選擇其他儀器替代，通常采取雙液注漿方式，從而有效降低混合器發生堵塞的概率，避免對施工工期造成不良影響，還能夠提高注漿效率與質量[4]。

5 地鐵暗挖隧道工程中的深孔注漿施工技術要點分析

5.1 深孔注漿技術常用材料的選擇

第一，水泥漿。這屬于應用最為廣泛且適用于多種地層條件的注漿材料，在無水中粗砂層、卵石層以及砂礫層當中得到了大量應用。通常情況下，水泥漿的水灰比在1.2:1或者0.8:1最為適宜，為加速初凝，還可以適量添加促凝劑。水泥漿有著十分顯著的優勢，比如沒有較高的制備設備要求、性能良好、制備成本不高以及制備過程較為簡單等等[5]。但針對一些復雜地質來說，特別是對于凝結速度有著較高要求的地質，水泥漿則具有明顯的局限性；第二，水泥和水玻璃雙液漿。這種雙液漿也叫做C-S漿，一般情況下的水灰比在1.5:1左右，結合現場條件，應當加入適量緩凝劑，對其初凝時間加以調節，通常需要添加濃度在2%左右的緩凝劑。盡管這種漿液可以提升結石效率與結石強度，但也有著十分顯著的缺陷，比如漿液使用過程復雜、注漿設備使用成本較高，特別是設備注漿管通常為兩個，因此無法確保進漿量能夠滿足設計比例標準，也就無法確保初凝時間，不能夠有效控制注漿效果，即便是注漿效果沒有滿足設計標準，也無法第一時間察覺；第三，改性水玻璃漿。這種漿液是基于弱堿性的水玻璃下，借助于化學手段對酸堿值進行調整，再使用稀硫酸把其變成弱酸性。盡管在實踐運用過程中具有性能良好、制備簡單和成本低廉等優勢，但由于其內部物質特性特殊，導致其較為危險，在使用過程中存在安全隱患。再加上其改性物質是稀硫酸，十分容易揮發，不利于現場人員的人身安全，也不能夠長時間保存。

5.2 施工前的準備工作

漿液再向地層注入期間，有許多要準備的要點。如果地層屬于中粗砂層，則應當結合超細水泥和水玻璃雙槳的具體注漿時間來挑選適合的注漿材料，確保漿液可以充分擴散固結。在地層屬于細砂層時，則應當避免在注漿固結過程當中出現劈裂擴散的問題。針對一些不利于施工的斷層破碎帶，則應當及時填充地層間存在的縫隙，確保地層承載力與完整性。針對局部存在的空洞地層，則應當借助于擠壓填充的方式來推動漿液進入空洞，從而起到良好的填充效果。具體來說，在深孔注漿施工開始之前，必須要做好充分的準備工作，主要的準備內容有參數設計、壓力測試、導管加工、注漿孔布置這幾方面，如圖1所示，以下進行詳細分析[6]。

圖1 深孔注漿施工前的準備要點

第一，參數設計。針對深孔注漿施工而言，注漿過程中的參數設計至關重要，設計方案是否可行以及注漿材料是否具有合理配比往往決定著最終的注漿質量。通常情況下，注漿過程中所用材料都為水泥與水玻璃雙槳材料，結合施工現場實際，設計最優配比，并進行科學的喜愛南昌試驗與現場監測，做好完善的數據記錄。結合具體運用效果，從中找到最佳的配比，確保施工環節內的注漿壓力能夠始終在水壓之上；第二，壓力測試。在暗挖作業不斷深入的背景下，附近環境與地層水壓同樣會不斷變化，注漿材料的實際配比同樣需要隨之改變。在施工實踐期間，應當定時監測圍巖地質與水文條件，并控制好水壓，保證注漿壓力可以始終維持在水壓三倍左右；第三，導管加工與注漿孔布置。為避免出現漏漿的情況，導管壁厚度應當盡可能保持合理，可以選用無縫鋼管，并確保能夠與設計要求、施工標準相符，保持導管長度一致。針對地質條件惡劣和含水量超標的地層，則應當提前注入漿液形成止漿墻，從而確保施工期間能夠順利推進注漿作業。一般來說，注漿口徑都在42mm左右。

5.3 深孔注漿工藝流程

第一，施工流程。注漿工藝的第一步就是進行測量放線，根據具體情況來確定鉆孔位置，并指導鉆孔作業，監控位置與角度，一旦發現誤差則需要及時糾正，確保鉆孔質量；第二步就是要確保材料與設備的優質可靠，在施工期間，需要確保注漿設備能夠持續工作，保持注漿連貫性，防止由于設備與材料發生質量問題而對注漿質量造成不良影響；第三步就是鉆孔之后需要及時清理廢渣廢料，同時在孔口管道插入注漿口之后，需要確保裸露在外的一部分能夠達到50cm左右。每一次完成安裝作業后都應當進行全面檢查，待檢查結束后進行詳細的現場記錄，而后才能夠開展后續孔洞施工；針對裸露在外的一部分孔管，則應當結合其具體長度，使用長麻絲包裹處理，通過水泥基錨進行固定，促使其可以符合設計要求，確?？卓谖恢貌粫l生漏漿或松動的情況[7]。在封孔只有，應當針對初噴水泥做好養護管理，在養護完成之后才能夠開展嘗試注漿作業；最后一步就是要通過注漿測試來明確注漿效果是否可以滿足設計與施工標準，確保參數選擇能夠科學合理。在操作過程中，需要首先從最長管開始，而后依次進行，并做好現場壓力數值的有效測試，借助于檢測孔來檢測其效果；第二，施工工藝。如果工程采取的工藝為常見的TGRM工藝，則需要首先選用鉆進進行橫向地質成孔工作，之后設置具體的孔口管，并針對孔口管進行鉆注作業。施工過程中，循環進尺都應當控制到2.5m左右。成孔后需要及時退出鉆桿，并進行注漿作業，待漿液凝固之后開展后續施工，循環往復直到達到要求深度。

5.4 深孔注漿技術的適用條件范圍

深孔注漿這種技術較為先進，能夠有效提高暗挖隧道施工效率，因此其也有著較為廣泛的適用范圍，并且在各種類型的地質條件和復雜地層都是都十分適用。首先，就是在隧道途徑區域內的地表存在建筑物活城市管道路線的情況下，應用深孔注漿這種技術能夠有效避免損害這部分管線活建筑，避免發生嚴重的安全隱患；其次，就是這種施工技術也適用于施工期間巖層或者土層穩定性不足的地質條件下，在這樣的狀況下，深孔注漿這種技術能夠起到良好的土層加固效果，并滿足施工過程中的開挖條件；最后，就是當施工土層當中的水量過大時，則可以借助深孔注漿這種技術來避免出現泥漿或流砂的問題。此外，深孔注漿還適用在隧道挖掘期間突然發生塌方活滲水的路段，在這樣的狀況下，滲水或塌方可能導致后續施工中土層發生疏松、漏洞等情況，因此需要應用深孔注漿的方式及時加固前方土層[8]。

5.5 深孔注漿漿液的選擇

深孔注漿過程中的漿液選擇需要在完全了解與掌握施工對象后進行，這樣可以發揮出最佳的深孔注漿應用效果?，F如今，在深孔注漿過程中應用的漿液類型主要包括雙液漿、超細雙液漿、水泥漿搭配微膨脹劑以及止水化學漿等，其中雙液漿與超細雙液漿在上述內容中有所提及，這里不再過多贅述[9]。而止水化學漿則通常應用在滲水嚴重的區域內，其主要由磷酸溶液以及水玻璃溶液一同構成，有著最短的凝固時間，通常只需要5s左右便能夠凝固；而水泥漿搭配微膨脹劑這種注漿漿液則更多適用在塌方或滲水影響而引發施工區域內土質疏松或者空洞的一些地層當中。在使用過程中，需要尤其控制好水泥漿與微膨脹劑之間的配合比，通常來說，微膨脹劑用量只需要占據水泥漿的20%左右即可。

6 結束語

綜上所述，通過深孔注漿這種施工技術開展地鐵暗挖隧道施工作業，能夠有效提高隧道加固效果，優化施工過程，保障施工的安全性與穩定性，實現地鐵工程經濟效益與社會效益的同步提升。