双重管深孔注浆施工技术在地铁暗挖隧道工程建设中的应用

时间：2024-07-28

胡醒

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 101149）

1 工程概况

本文以粉质黏土层地质条件下的地铁隧道施工项目作为研究对象，解放桥站～建设街站区间采用盾构法和暗挖法施工，在区间里程K29+104.746处设置竖井兼盾构接收井1座，其中，解放桥站～区间竖井采用的是暗挖法施工，西起解放桥站，下穿国铁、轻轨三号线、西解放立交桥，沿解放大路东至区间竖井。暗挖隧道段的起止里程为：左线的起止里程为：K29+15.745～K29+94.453，开挖总长度为78.708m；右线的起止里程为：K29+15.743～K29+96.945，开挖总长度为81.202m。

隧道开挖的断面形式设计为马蹄形。隧道的开挖断面尺寸设计为：6300mm×6600mm；超前支护选择使用双排小导管进行施工，在隧道拱顶部位150°范围进行超前支护，外侧小导管的规格为Φ32×3.25@300mm，小导管的插入角度保持在20°~25°之间，单根小导管的长度为3m，每两榀打设一环。内侧小导管的规格为Φ32×3.25@300mm，插入的角度控制在10°~15°之间，单根小导管长度设计为1.8m，每一榀打设一环。

2 施工准备工作

正式施工之前，施工人员必须要明确施工的影响范围，并且详细地排查出影响范围内哪些建筑物、构筑物需要采取保护处理措施。此外，还需要兼顾影响范围内的市政管线保护问题，并做好详细的记录。明确不同建筑物、构筑物的结构形式、外形，对施工过程中建筑物、构筑物的沉降量进行分析和预测，并做好保护措施。

3 双重管深孔注浆施工技术

在对砂层进行暗挖过程中，使用双重管深孔注浆方式进行加固，对掌子面部位进行加固，提高掌子面的稳定性，可以避免塌方现象，提高施工过程中施工人员的安全性；有效缩短施工工期，提升施工效率；因注浆效果具备可控性，能够有效地控制地面、隧道、管线的沉降量，在最大程度上降低对周围环境的影响。

3.1 加固孔位布置

为有效保证施工时地面沉降量保持在可控范围以内，施工单位选择使用二重管进行注浆作业，注浆工艺选择使用全断面注浆工艺。注浆孔的布设应该满足经济性、合理性要求。止水注浆区域内的注浆孔布设为梅花状，注浆孔的平面间距设计为70cm，排距设计为70cm，加固范围设计为：开挖断面的轮廓线以外2m处至开挖断面1m处；隧道区间加固范围为：左线的加固起止桩号为K29+19.072～K29+63.072，该路段的总长度为44m，右线的加固起止桩号为K29+18.548～K29+62.548段，该路段的总长度为44m。单次注浆的长度设计为13m，单次开挖长度确定为10m，预留3m作为止浆岩盘，每环需要设置60cm长的止浆墙，止浆墙的结构为混凝土结构，见图1。注浆孔具体的加固位置见图2。

图1 深孔注浆范围横剖示意图（单位：mm）

图2 下穿既有国铁及轻轨3号线区域深孔注浆孔位布置图（单位：mm）

3.2 参数设置

外侧注浆孔的数量为40个，编号为S1~S40，注浆孔的间距设计为0.7m×0.7m，注浆孔的技术参数设置见表1。

表1 外围注浆孔参数

实际注浆量按以下公式进行计算：

式中：

Q——注浆量；

A——有效范围内的岩层体积，取值为88.5×88=7788；

η——围岩孔隙率，取值为0.75；

α——浆液填充系数，取值为40%；

β——注浆材料损耗系数。

为确保注浆质量，在每段设置3～4孔作为检查孔，利用检查孔来确定注浆效果。当注浆作业完成以后，每个注浆孔的涌水量不得超过0.2L/（min·m），隧道开挖完成以后，标准渗水量不得超过2.4L/（min·m）。若注浆作业完成以后并未达到设计要求，再次开始补浆作业。

严格按照现行规范要求展开施工，结合现行规范要求及标准流程，合理把控每一道施工工序，结合施工过程中的实际情况不断对施工技术参数进行优化设计，委派专人对每一道工序进行检查，并做好详细的检查记录[1-2]，如表2所示。

表2 参数标准

3.3 施工工艺流程

具体的施工流程为：对注浆孔进行测量、定位→钻进准备就绪→开始钻进作业→开始注浆作业→提升导管→移动钻机→重复以上流程，直至作业结束。

施工单位的技术负责人在施工前需要先编制施工组织设计，并将施工组织设计提交给监理单位，开工前技术员需提前对施工班组进行技术交底，确保施工人员掌握施工难点及施工关键点，实际施工工程中按照分部、分项工程进行验收。当上一道施工工序验收合格以后，才可以对下一道工序进行施工。

3.3.1 钻机就位

技术员严格按照设计图纸进行测量放线，保证桩位的偏差不超过2cm；正式施工之前，施工人员需设置作业平台，便于材料转运及施工；开工前、技术员需提前对施工班组进行技术交底，确保施工人员掌握施工难点及施工关键点。

3.3.2 钻孔

钻机的作业部位确定为断面处，钻进安放位置应该便于注浆作业。

施工单位在经过全面的考虑以后，决定使用型号为TXU-75A型钻机，利用双管驱动完成钻孔作业。当钻机准备就绪以后，施工人员手动将钻杆与钻孔对齐，保证钻机足够的牢固，钻进作业过程中不会出现失稳现行。当成孔以后，技术员需要对钻孔位置、深度进行检查。

在预先放设的钻孔部位，使用钻具开始钻孔作业。钻孔过程中，保证钻杆与孔位的路径保持一致，钻杆钻进过程中的偏差控制在1.5%以内，以保证成孔质量满足设计要求。假若钻进过程中遇到障碍物，施工人员则应该立即停止钻进作业，查明障碍物的具体情况以后，才可以继续开始进行钻进作业，确保地下构筑物不会受到损坏[3]。

3.3.3 提拔与冲洗高压管

钻进过程中，合理把控回抽幅度，确保回抽的幅度不超过20cm，回抽速度保持均匀，同时需要兼顾钻机的技术参数波动。

3.3.4 移位

将钻具移动至下一个钻孔部位进行作业，重复以上作业流程。

3.3.5 后退式注浆

当钻杆钻进至设计深度以后，开始后退式注浆作业，具体的注浆流程为：

（1）当钻杆钻进至设计深度以后，开始后退式注浆作业，浆液使用预先配备的双重浆液；

（2）实际注浆时，先向孔内注入水玻璃浆液，利用浆液的流动性对钻孔进行润滑，避免注浆过程中出现抱杆、塌孔现象；

（3）当水玻璃浆液全部注入以后，采用后退式注浆法将水泥-水玻璃浆液注入孔内，注浆应分段进行施工，分段的高度为1m，直至整个钻孔全部充满浆液为止；

（4）注浆过程中，适当注入少量清水，避免出现管路堵塞、抱杆现象[4]。

注浆过程中，施工人员应该结合底层状况合理控制注浆速度，当小导管提升至特定部位以后，开始做封孔处理，可以借助浆液自身的特性完成封孔，促使浆液完全渗入土层中[5]。在注浆作业时，施工人员经常会面临各种意想不到的突发状况，促使注浆作业中断，在这种情况下，需要做搭接处理，搭接的长度至少为20cm。当成孔注浆质量满足设计及规范要求以后，则可以将钻具移动至下一个钻孔部位进行作业。