二重管注漿超前支護(hù)技術(shù)

1、地鐵施工中的二重管注漿超前支護(hù)技術(shù)摘要:介紹了二重管注漿原理、漿液配比、注漿參數(shù)和施工工藝。通過在北京地 鐵十號線光華路車站暗挖工程應(yīng)用，得出二重管注漿超前支護(hù)具有:注漿機(jī)械輕 小、能適應(yīng)隧道施工的窄小環(huán)境，漿液切換靈活、能根據(jù)不同的地層條件隨時更 換漿液類型、可實現(xiàn)復(fù)合式注漿、適應(yīng)各種復(fù)雜地層，加固體強(qiáng)度較高、密實度 好、具有良好的止水效果的結(jié)論。關(guān)鍵詞:城市地鐵;淺埋暗挖;超前支護(hù);二重管注漿城市地鐵暗挖在結(jié)構(gòu)頂部較近處(約25m)，穿越現(xiàn)有地下管線或地質(zhì)條件 較差的部位，往往采用超前支護(hù)方法增強(qiáng)地層的自穩(wěn)能力以控制沉降和止水。常 用的超前支護(hù)方法有小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)、大管棚超前支護(hù)等，但

2、實際施工中，這 些措施在通過滲漏嚴(yán)重的雨、污水管線時由于加固體抗?jié)B性較差,往往起不到良 好的支護(hù)效果。二重管雙液注漿是一種以改良地層為目的的地基處理技術(shù)，其優(yōu)點在于既可 以增加地層的強(qiáng)度又可以達(dá)到止水的效果。據(jù)有關(guān)資料表明,二重管注漿加固后 的地層強(qiáng)度:卵石層達(dá)到2.53.0MPa、細(xì)中砂層達(dá)到1.52.0MPa、粘土層達(dá) 到1.52.0MPa。加固后地層的透水系數(shù):可達(dá)到k=10-710-8cm/s。這種地基 處理技術(shù)，如果能方便地用于地下工程超前支護(hù)，將彌補(bǔ)以上工法的不足。基于以上思路，通過對TXU型鉆機(jī)進(jìn)行改型使其具有全方位鉆進(jìn)功能，采用 二重管作為鉆桿使?jié){液在鉆桿端頭完全混合再注入地層

3、，從而實現(xiàn)加固開挖面前 方一定范圍內(nèi)的地層。北京地鐵十號線光華路車站東南風(fēng)道穿越D1800雨水管 線時，為確保管線和結(jié)構(gòu)施工的安全，將以上思路付諸于實踐，首次采用二重管注 漿作為淺埋暗挖工法穿越雨、污水管線的超前支護(hù)，取得了很好的效果。1工程概況光華路車站位于東三環(huán)與規(guī)劃商務(wù)中心交叉口，東側(cè)為中央電視臺新址工地, 西側(cè)為財富中心。東南風(fēng)道總長115.434m，東三環(huán)路下部分與道路正交。D1800 雨水管位于結(jié)構(gòu)第二次抬高過渡段上方,抬高前風(fēng)道拱頂埋深9.905m，抬高后埋 深6.535m,抬高高度為3.4m,坡度約35，雨水管與結(jié)構(gòu)最小距離為0.85m。為降 低施工難度,減小施工風(fēng)險，過渡段由

4、原設(shè)計位置向西平移1.3m，雨水管與結(jié)構(gòu)最 小距離為1.6m,如圖1所示。風(fēng)道開挖斷面，寬x高=11mx(1517m),初支結(jié)構(gòu) 施工采用CRD工法，分45層、810洞開挖?？趫DL DHH 水管與東南風(fēng)道位置剖面圖跚 3據(jù)資料顯示,D1800雨水管修建于1979年,采用頂管施工，管段之間連接采用 麻辮，縫隙填打石棉灰；頂管坑內(nèi)管道采用混凝土管基，鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹段接 口。施工時雨水管中水深1.0m，水流湍急，管線滲漏水的可能性很大。距D1800 雨水管僅5.0m處是1800mmx2300mm污水方溝，大約修建于1982年，是東三環(huán) 路的主要污水干管，溝內(nèi)水深1.5m，流速較大。D1800雨水管

5、與風(fēng)道結(jié)構(gòu)之間土 質(zhì)(由上至下)為粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土和細(xì)砂。因此，穿越雨水管的施工風(fēng)險很大, 為確保施工安全，必須采取可靠的超前支護(hù)措施。2支護(hù)方案比選2.1工程特點雨水管距結(jié)構(gòu)開挖面最小處僅為1.6m，結(jié)構(gòu)在該位置大角度(35)挑高， 增大了施工難度和風(fēng)險；雨水管采用頂管法施工，年久失修,水流急、水量大,出現(xiàn)滲漏水的可能性 很大；風(fēng)道開挖斷面大，采用CRD工法多層、多導(dǎo)洞施工，對地層的擾動次數(shù)多, 沉降量較大,與雨水管相互影響顯著。雨水管位于CBD核心的東三環(huán)主路下方，所處地段非常敏感，施工必須保 證萬無一失。2.2方案比選提出3種超前支護(hù)方案進(jìn)行比選，分別為密排小管棚注漿超前支護(hù)、大管棚

6、超前支護(hù)和二重管注漿+鋼插管超前支護(hù)。比選情況詳見表1。通過以上分析比較，采用方案3進(jìn)行超前支護(hù)。3二重管注漿超前支護(hù)3.1注漿設(shè)備TXU改型鉆機(jī):旋轉(zhuǎn)二重管及排水處理裝備；SYB-60/50型注漿泵:注漿液混合器及測定器具；SJY-雙層立體式攪拌機(jī):噴頭及凝膠時間測定儀，逆止閥，消音器。3.2施工工藝流程二重管注漿超前支護(hù)采用TXU改型鉆機(jī)施工，注漿施工工藝流程如圖2所 示。涯艇上髀芯I 糠校函、寸承口界鋼蛹口可理物澆知水郵紫加固上休圖t 一 一重管汗?jié){之-流羿圖TXU改型鉆機(jī)體型較小,適合在較小空間施工，能在360范圍內(nèi)進(jìn)行鉆進(jìn)，如 圖3所示。二重管鉆桿直徑一般為?42，端頭安裝管內(nèi)混合器

7、。鉆進(jìn)采用清水作為 循環(huán)液，達(dá)到設(shè)計深度或位置時,封閉端點進(jìn)行橫向噴射切換。然后用注漿泵分別 將兩種漿液壓入外管和內(nèi)管，漿液在二重管的端頭混合器內(nèi)混合，通過濾網(wǎng)在水平 方向?qū)嵭袊娚洌瑢{液注入地層中。注漿采用后退式，一般2050cm為一個注漿 段。圖TK V改型鉆機(jī)注漿施工3.3注漿漿液和注漿參數(shù)施工時根據(jù)地層情況配制溶液型或懸濁型漿液;通過調(diào)節(jié)漿液配比和注漿壓 力來控制漿液的凝結(jié)時間和注入范圍。溶液型或懸濁型漿液均采用雙液,其配比 如表2所示，其中A、B雙液組成溶液型漿液,A,C雙液組成懸濁型漿液。懸濁型漿 液以水泥為主，摻加注入性強(qiáng)的添加劑，適用于軟弱粘性土、松散砂層、砂礫石層 的前處理、

8、裂隙等的填充。溶液型漿液以水玻璃為主，摻加注入性強(qiáng)的添加劑，適 用于密實的砂層、砂礫石層改良的后處理等。漿液中的添加劑一方面改良漿液， 增強(qiáng)漿液的注入性，另一方面降低漿液凝固后的收縮性,確保注漿和止水效果。針 對不同的地層，注漿時可先進(jìn)行限制性注漿，漿液凝結(jié)速度快，可根據(jù)凝結(jié)時間確 定注漿范圍;然后進(jìn)行滲透注漿，使?jié){液在地層中分布均勻。限制性注漿和滲透注 漿可以自由切換，從而適用于各種復(fù)雜的地層。表：.一.中管超前注漿雙液漿的配比漿液類型捫成材料配比.4賊機(jī)水攻璃、水1：&湛酸性溶劑、水3 口水泥、揍加劑、水5 ：】根據(jù)不同地層和工程情況，一般條件下注漿深度在14m以內(nèi)，注漿孔直徑?46mm;

9、漿液擴(kuò)散半徑1m;漿液凝結(jié)時間20s30min;注漿壓力0.31.5MPa。 4實施情況4.1加固范圍綜合考慮各方面的因素，縱向加固范圍為第二次抬高過渡段，立面加固范圍 為上層導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)內(nèi)0.5m到雨水管底之間的土體,兩側(cè)部位加固厚度為結(jié)構(gòu)外 3.0m,詳見圖4和圖5。圖4 麗水管姓地毋巍向加闕范圍示意圖T.時 加面_1_體范地3號特航1時 加固I:伸范圍圖: 南水管處地層橫向Ml固范圍及注漿孔布置4.2 土體加固施工1號導(dǎo)洞施工至距抬高段起始點2.0m時，采用150mm厚C25噴射混凝 土封閉開挖面，下臺階梅花狀打入2m長?22鋼筋加筋改良土體，保證開挖面的穩(wěn) 定性。進(jìn)行二重管注漿，加固1號導(dǎo)

10、洞拱頂及側(cè)部土體,中隔墻部位向3號洞內(nèi)加 固，范圍不小于3.0m。采用洞內(nèi)放射型注漿方式，從外圍到中心進(jìn)行施工。注漿完成后,距結(jié)構(gòu)開挖線250mm處沿外輪廓以抬高坡度為角度，采用 TXU鉆機(jī)成孔，然后頂入9.0m長、內(nèi)徑?32的鋼插管并注漿。1號導(dǎo)洞開挖,進(jìn)行初支結(jié)構(gòu)施工。開挖過程中發(fā)現(xiàn)注漿效果良好,土體明 顯改良，沒有出現(xiàn)滲漏水。3號導(dǎo)洞施工至距抬高段起始點2.0m時，加固方法同1號導(dǎo)洞。由于1 號導(dǎo)洞已完成初支結(jié)構(gòu)，注漿時必須嚴(yán)格控制注漿壓力，靠近注漿一側(cè)需在結(jié)構(gòu)上 設(shè)卸壓或卸水孔，并加強(qiáng)巡視，確保結(jié)構(gòu)的安全。從開挖情況看，注漿起到了良好的加固和止水作用，漿液在粉細(xì)砂層中擴(kuò)散性較好, 加固體強(qiáng)度高，沒有出現(xiàn)任何坍塌現(xiàn)象。在粘性土中，為劈裂注漿，漿液呈脈狀擴(kuò)散, 在層理好的地段沿層理擴(kuò)散，如圖6所示。5結(jié)論二重管注漿超前支護(hù)注漿，在隧道拱頂形成一定厚度的水泥固結(jié)體,該固結(jié) 體具有較高的強(qiáng)度和良好的止水效果。從地鐵光華路車站東南風(fēng)道穿越D1800 雨水管施工實踐看,二重管注漿超前支護(hù)技術(shù)具有如下優(yōu)勢：TXU改型鉆機(jī)機(jī)械輕小，施工靈活，能適應(yīng)隧道施工的窄小環(huán)境；注漿原材料主要為水泥、水玻璃，材料來源廣，經(jīng)濟(jì)且無污染；漿液切換靈活，能根據(jù)不同地層條件隨時更換漿液類型，可實現(xiàn)復(fù)合式注 漿，適應(yīng)各種復(fù)雜地層；漿液在二重管端頭可完全混合，后退式注漿可確保漿液均勻地