袖阀管注浆加固地铁暗挖车站邻近桥梁摩擦桩基础

陈军

【摘要】袖阀管注浆工艺，广泛应用于城市轨道交通工程。广州地铁五号线西村站暗挖站台隧道下穿内环路高架桥摩擦桩桥基，车站地质条件复杂，工程实施难度极大。本工程的顺利实施，体现了袖阀管注浆加固工艺在地铁暗挖工程中的应用价值，可推广应用于类似工程。

【关键词】袖阀管注浆；暗挖隧道；地铁暗挖车站；高架桥；摩擦桩

1引言

城市轨道交通工程建设中，受车站站位边界条件限制，往往需要采用暗挖法施工车站。暗挖车站下穿、旁穿建构筑物即为工程实施的重难点，对周边建构筑物的保护措施和影响程度，是本工程顺利实施的关键。

各类既有建（构）筑物中，桥梁桩基础是比较常见的一种，特别是摩擦桩基础对地层变形最为敏感，对设计、施工的要求最高，实施难度最大。因控制不当造成摩擦桩沉降过大甚至破坏桥梁结构的事例时有发生，不但造成了较大的经济损失，而且产生了不良的社会影响。

2工程概况

2.1车站概况简介

西村站为广州地铁5号线第5座车站，预留远期与地铁8号线换乘条件，位于环市西路与西湾路交叉口。车站为分离岛布置形式，站厅层采用明挖法、站台层及通道采用暗挖法。车站暗挖站台隧道横通道和斜通道均从内环路高架桥的桥基之间穿过。

2.2隧道与桥基关系

暗挖隧道断面尺寸为宽8.6m，高10.5m的多心圆马蹄形断面，隧道初支开挖外边距25号、34号桥基分别为2.2m和1.8m。隧道与桥基平面、剖面位置关系如下图1、图2所示：

图1 桥基与隧道平面关系 图2 桥基与隧道剖面关系

2.3工程地质与水文地质

西村站位于西增路地质风化凹槽处，地质岩面起伏较大。

车站范围地层从上到下依次为杂填土层<1>、淤泥质层<2>、冲积-洪积砂层<3>、冲积-洪积土层<4>、残积层土层<5>、全风化带<6>、强风化带<7>、中风化带<8>、微风化带<9>。地下水位为地下约3米。暗挖站台隧道和斜通道的洞身范围主要位于<5-2>硬塑状粉质粘土、<6>全风化带中，隧道拱顶埋深约5.8～16米。

2.4内环路高架桥基础形式

因车站范围位于地质风化凹槽，故内环路高架桥在岩面较高处采用端承桩；岩面较低处采用摩擦桩。其中，25号桥基为桩径1.5m的钻孔灌注桩、34号桥基为桩径1.2m的钻孔灌注桩为摩擦桩桩基；相邻跨桥墩基础为端承桩。

3可能引起桥基沉降的主要原因分析

3.1围岩应力释放

暗挖隧道断面较大，采用的是CRD工法开挖，由于分步开挖，造成初支钢架封闭时间较长，封闭的不及时性，加之隧道洞身位于粉质粘土层内，地质相对较差，故随着围岩应力的释放，地层会产生较大的变形，变形后，桥基摩擦力减小，从而引起高架桥的沉降。

3.2地层失水固结

隧道开挖后，地下水的渗漏，将引起拱顶上方土层的失水固结，固结后的土体会对桥基摩擦桩产生负摩阻，从而造成桥基的沉降。

3.3站台隧道和斜通道的群洞效应

在25号、34号桥基附近，先后要施工左线站台隧道、西端站台横通道、右线站台隧道、斜扶梯通道、站厅横通道等。暗挖隧道的先后开挖，必然导致土层的多次破坏，其作用效果表现为叠加性的群洞效应。在群洞效应作用下，摩擦桩沉降控制难度非常大。

4加固方案的制定与实施

4.1加固措施的制定

车站范围地面交通繁忙，对桥基的加固只能考虑从隧道内加固，袖阀管注浆易于操作，对场地要求小，工艺成熟简单，注浆效果易保证。针对上述可能引起高架桥桥基沉降的原因和袖阀管的特点，决定对25号、34号桥基采用袖阀管深孔注浆进行加固，以控制高架桥沉降，保证施工期间内环路高架桥的安全和正常使用。

袖阀管注浆，是在PVC管上钻注浆孔作为注浆外管，注浆孔外用橡胶圈包好，注浆时把两端都装有密封橡胶塞的注浆芯管插入袖阀管，浆液在压力作用下胀开橡胶圈进入地层，逐次提升或下降芯管可以实现分段可重复注浆，详见图3、图4。

袖阀管注浆，主要是由外径φ50mmPVC外管、注浆内管、橡皮套和密封圈等组成，注浆时浆液在压力作用下，胀开橡胶圈，浆液进入加固地层。通过提升或降低注浆内管，可以实现分段和重复注浆，详见图3、图4。

4.2工艺流程

（1）钻孔

钻孔间距1.2～1.5m，梅花形布置，布孔时考虑适当外插角度，孔位偏差不大于50mm。开孔直径一般为120mm，终孔直径85mm。钻孔采用密度为1.25g/cm3的膨润土护壁，以防止塌孔。

（2）浇筑套壳料

钻孔达到设计深度后，将套壳料压入孔内，置换泥浆。套壳料7d无侧限抗压强度宜为0.3～0.5MPa，套壳料的配合比（重量比）水：水泥：黏土=2.3：1：1。

（3）插入袖阀管

袖阀管采用直径50mm、壁厚4mm的PVC管。袖阀管底部安好堵头封闭，下管过程中，尽量使其与钻孔中心对齐。袖阀管孔口处需用布条包裹，以防杂物进入注浆管内。

（4）安设注浆芯管

袖阀管封孔，套壳料达到一定强度后，將注浆芯管插入袖阀管准备注浆。注浆芯管采用直径20mm的镀锌钢管，纵向长度约2m。施工时要采取措施，以保证注浆芯管提升、下降顺畅。

图5 工艺流程

4.3注浆参数

注浆采用水泥～水玻璃双液浆。水泥浆水灰比为1：1～1.2：1，水泥浆与水玻璃体积比为1：1，注浆压力初压0.3～1MPa，稳压1～2MPa，注浆速度10～20L/min，注浆步距0.5m。凝胶时间2min。

4.4注浆施工

注浆时采用先周边、后中间的注浆顺序。为防止孔口窜浆，保证注浆质量，施工时采用跳孔注浆的方法。在粉质粘土层<5>中，采用较小的压力进行渗透注浆；风化岩层及断层破碎带中采用较大压力进行劈裂注浆和裂隙充填。

注浆采用水泥～水玻璃浆液。外围孔注浆量控制以限制注浆量为主；内部孔注浆至不进浆为止。

4.5质量控制与检验

施工中，应严格按照设计要求施工。对钻孔布置范围、终孔深度、袖阀管安装长度、注浆孔位、注浆压力及浆液量应做好详细记录，以选取合理的注浆参数和对比注浆效果。

现场施工主要采用记录分析法、钻孔取芯法、观察验证法相结合，通过综合分析，对注浆加固效果进行判定。当发现有薄弱部位时，应根据情况考虑是否补充注浆。

施工中应采用观察验证、记录分析、钻孔取芯等多种方法相结合，综合分析注浆效果。当发现有薄弱部位时，应根据情况考虑是否补充注浆。

5内环路高架桥桥基沉降量

通过袖阀管注浆加固桥梁基础，隧道开挖至二衬施工完成，沉降基本稳定，且沉降速率随施工进度而减小。25号桥基累计沉降13mm；34号桥基累计沉降18mm。达到了注浆加固土体，控制桥基沉降的目的，保证了内环路高架桥的安全和正常使用。

6结束语

广州地铁五号线西村站采用洞内袖阀管深孔注浆，有效的加固了内环路高架桥的摩擦桩桥基。本项技术经济、简便、可操作性强，与桩基托换或地面加固相比，洞内袖阀管注浆具有投资少、占地小、对环境无影响、施工灵活、工期短等优点。在西村站桥基加固工程的成功应用，取得了良好的经济和社会效益，可推广应用于类似的城市轨道交通工程。

参考文献：

[1]范国文， 王先堂. 暗挖双连拱隧道穿越浅基础高层楼群区施工技术[J].铁道工程学报，2003，（3）：109-106.

[2]李强， 王明年. 地铁车站暗挖隧道施工对既有桩基的影响[J]. 岩石力学与工程学报，2003，（5）：735-741.

[3]程骁， 张凤祥. 土建注浆施工与效果检测[M]. 上海： 同济大学出版社， 1998.