砂卵石地层中深孔注浆防塌控沉效果实践

蔡 军

(北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101)



砂卵石地层中深孔注浆防塌控沉效果实践

蔡 军

(北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101)

以北京地铁某砂卵石地层暗挖区间为依托，对比了施工过程中超前小导管、预留套管打设超前小导管、深孔注浆三种注浆方式取得的效果，并对隧道上方地表沉降规律进行了总结，指出深孔注浆在该工程中起到了良好的防塌控沉效果。

暗挖隧道，砂卵石地层，深孔注浆，地表沉降

近几年，是城市轨道交通大发展的年代，全国有47个城市正在修建或者筹建地铁建设。地铁暗挖施工中，遇到松散的砂层、卵石层，将给工程带来较大的风险，在修建时，常用注浆法加固隧道周围松散软弱围岩，以便减少在施工过程中发生的地表位移，限制地下水的流动，以控制施工现场岩土体位移、塌方等。

如何做好超前注浆加固，防止掌子面坍塌，减小上方地表、管线等沉降，保障工程安全，对工程的进展至关重要。

1 注浆加固软弱地层机理

软弱地层加固，是注浆的基本目标。注浆时浆液将颗粒间的空隙充满浆材并使其固结达到改良土层性状的目的，使该土层粘结力提高。内摩擦角值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用。一般而言，对软弱地层，浆液进入地层已经包含了渗透、挤密、填充和劈裂[1]等方式，是一种综合的体现。

2 工程案例

2.1 工程概况

北京地铁某区间，其中单线单洞标准断面，采用台阶法施工，结构宽6.2 m，高6.5 m；双线单洞断面，采用双侧壁导坑法施工，结构宽12.1 m，高9.98 m；结构顶埋深约10 m～12 m。隧道拱顶均位于砂层、卵石地层。

2.2 深孔注浆工艺选择

目前，在隧道施工中常用的深孔注浆工艺主要包括水平袖阀管注浆，水平二重管注浆和分段前进式注浆[2]。

水平袖阀管注浆：在砂卵石地层成孔较困难，易塌孔，不适合砂卵石地层。

水平二重管注浆：二重管注浆可实现长距离的深孔注浆，遇卵石层可直接打设穿过，当出现塌孔现象时可进行注浆加固，然后重新钻进穿越塌孔段。

分段前进式注浆施工：有效防止了塌孔和成孔困难的问题，但其成孔设备较大，操作灵活性较差，钻孔时间增加，综合成本较高。

根据不同的深孔注浆工艺特点，本工程中选择水平二重管注浆。

2.3 现场注浆防塌实践

隧道开挖时，隧道拱顶地层较松散，稳定性差，从经济、工期及效果方面考虑，本工程前后共采取了3种注浆方式：

1)超前小导管注浆：前期标准段隧道施工过程中采取该措施。由于卵石含量较多，打管对地层产生超前扰动，超前小导管注浆效果不明显，塌方较多，且影响工程进度。

2)预埋套管，后打设超前小导管注浆：为减少、防止塌方，现场采取预埋套管措施。虽然减少了对地层的扰动，取得了一定的效果，但由于套管预埋后无法挪动位置，导致小导管打设长度及数量均得不到有效的保证，仍无法有效解决塌方情况。

3)深孔注浆：在频繁发生小塌方导致工程进度同样受到影响的情况下，采取深孔注浆措施，效果良好，且在后续渡线段大断面(双侧壁导坑)施工中，取得了较好效果。

2.4 隧道开挖地表沉降变形规律

本文以双侧壁导坑法隧道为例，对其施工过程中的变形规律进行总结分析。双侧壁导坑法分6部开挖，具体开挖顺序及现场布点图如图1,图2所示。

对横通道上方及马头门区域测点进行统计分析：横通道通过时沉降约在16.5 mm～18.3 mm。大断面正线开挖后，横通道正线上方测点受影响较小，大断面马头门位置测点随各导洞开挖下沉显著，各断面均通过后，总沉降量为-31.3 mm。

对垂直于隧道掘进方向测点进行统计分析：大断面两侧上导洞通过后，沉降约在6 mm～8 mm；大断面两侧下导洞均通过后，沉降约在13 mm～19 mm；大断面5部均通过后，沉降约在15 mm～24 mm。5部通过后，沉降量已基本趋于平稳，6部开挖时对沉降影响不大。

对沿隧道掘进方向测点断面进行统计分析：大断面两侧上导洞通过后，沉降约在6 mm～8 mm；大断面两侧下导洞均通过后，沉降约在13 mm～19 mm；大断面5部均通过后，沉降约在15 mm～24 mm。

3 结语

本文对北京地铁某区间的注浆实践进行了跟踪并对上方地表沉降测点的变形进行了全程的监测，通过现场的实践分析与对变形规律的总结，得出以下经验，供其他类似工程参考：

1)地层松散的砂卵石地层，深孔注浆能有效的加固周围土体，防止大面积塌方事件的发生。2)深孔注浆应确定合理的浆液配合比，合理的浆液凝固时间，保证注浆压力、保证注浆管打设角度及止浆墙厚度，并宜根据不同的地层采取不同的注浆参数。3)深孔注浆后，正线开挖测点的变形量均控制在预警范围之内。对于双侧壁导坑法，上台阶5部通过后变形基本趋于稳定。

[1] 张晓丽.注浆抬升既有地铁机理研究[D].北京:北京交通大学博士学位论文，2007.

[2] 王力秀.砂卵石地层深孔注浆加固技术措施[J].施工技术,2015(1):167-168.

On effect of collapse and settlement prevention of deep hole grouting in sandy cobble stratum

Cai Jun

(BeijingUrbanConstructionExploration&SurveyingDesignResearchInstituteCo.,Ltd,Beijing100101,China)

Based on the underground excavation of some sandy cobble stratum of Beijing Subway, the paper compares the effects of the three grouting means including the advanced small pipes, advanced small pipes reserved drivepipe, and deep hole grouting in the construction, sums up the upper surface settlement of the tunnel, and points out the deep hole grouting has better collage and settlement prevention effect.

underground excavation tunnel, sandy cobble stratum, deep hole grouting, surface grouting

1009-6825(2017)11-0064-02

2017-02-08

蔡 军(1984- )，男，硕士，工程师

TU744

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