大连地铁体南区间软弱围岩施工

王亮

摘要：本文以大连地铁216标段穿越DK34+570～DK34+590段软弱围岩段及暗渠段施工技术措施，总结软弱围岩的施工技术措施，结合工程实例主要介绍超前预注浆及超前支护施工工艺。

关键词：软弱围岩；技术措施；预注浆；超前支护

地铁开挖过程中常遇地质围岩较差，掌子面不能自稳，出现掌子面坍塌，掉顶，浅埋地段容易出现冒顶现象，严重影响施工安全及施工质量。目前处理此类围岩通常先采用预注浆加固前方围岩，加固完成后加强超前支护措施后进行隧道开挖。

1 工程概况

大连地铁216标段穿越DK34+570～DK34+640段，地表钻孔揭示该处岩体极其破碎，围岩大多为强风化白云质灰岩，在开挖过程中逼近此段过程中发现地质情况逐渐变差，围岩不稳定。另外此处区域需要穿越2条宽度3米混凝土暗渠，埋深较深，距拱顶仅6米。结合以上情况报设计单位进行设计变更。最终确定采用超前预注浆加固和超前管棚进行预加固。

2 施工处理技术措施

2.1 处理方案

此段进行超前预注浆加固，注浆范围为开挖轮廓线外 5m。 在 DK34+568 里程处施作厚 1mC20 混凝土止浆墙，止浆墙与洞壁间设置锚管连接，锚管 4m，外露长度 1m，环向间距 1.2m，单层布置。施工止浆墙过程中于前方抛填适量砂袋，并于止浆墙上预留φ108 孔口管。待止浆墙施作完成后，利用预留孔口管施作钢花管注浆加固前方充填物及岩体，一次循环注浆长度为 20m。在确认注浆效果后，拆除止浆墙，施作超前预支护。达到预注浆加固效果后进行开挖，开挖采用二台阶加临时仰拱法开挖，洞身中台阶须封闭成环，开挖时分台阶逐榀开挖，及时支护，施工中加强监控量测，当拱顶位移量累计达到 2cm 时，上台阶应增设临时仰拱及时封闭。超前预支护采用φ89 超前管棚，环向为拱部范围，间距 40cm，管棚长度 9m，纵向间距 6m，管内设置钢筋笼，以提高管棚的刚度。

2.2 超前预注浆加固施工工艺

2.2.1 施工工藝

DK34+570～DK34+590段，注浆范围为开挖轮廓线外 5m。于 D34K34+568 里程处施作厚 1mC20 混凝土止浆墙，止浆墙与洞壁间设置φ42 锚管连接，锚管 5m，外露长度 0.5m，环向间距1.2m，单层布置。施工止浆墙过程中于前方抛填适量砂袋，并于止浆墙上预留φ108 孔口管，并进行编号。

2.2.2 注浆参数

1）单孔有效扩散半径 2.0m，终孔间距不大于 3.0m。钻孔孔径φ108。

2）注浆范围为隧道开挖轮廓线外 5m。

3）注浆终压为 1.5～2MPa。注浆前应进行压水实验，据此修正注浆参数。

2.3 超前支护施工工艺

2.3.1 施工工艺

1）施工顺序

在注浆完成验收合格后进行管棚施工。

φ89 超前中管棚施工程序为：测量→搭钻孔平台安装钻机→钻孔、清孔验孔→安装管棚钢管→

注浆。

2）施工方法

① 管棚加工

钢管直径应符合设计要求，管棚钢管为热轧无缝钢管，外径 89mm，壁厚 6mm，单根长 25m。

管棚的外插角一般为 1°～3°。第一节钢管前端要加工成尖锥状，以利导向插入。（大管棚导管结构图见下图 2）导管上设注浆孔，按 15cm 间距梅花形交错设置，孔径 12mm，孔间距为 15cm，呈梅花型布置，以利排气和出浆，导管尾部 1m 不钻孔，作为止浆段。管棚中间钢管连接采用 υ76 钢管连接，υ76 钢管每处连接长度处不得低于 50cm。管棚注浆采用双管注浆，管口焊接两根 υ20 钢管，一根管口朝上作为排气管，一根作为注浆管，两根钢管均需安装止浆开关。为便于现场施工，管棚单节长度为 3m。

② 孔平台搭设

钻机平台在预留碴土上搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由高孔位向低孔位进行。平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

③ 钻孔

钻机定位后方可进行钻孔。在开挖工作面处安设受力拱架，并在其上正确标明管棚位置；及时顶管作业，防止塌孔影响顶管作业。钢管未到设计长度而无法顶进时，视顶进长度作拔管清孔。

④ 清孔验孔

采用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。钻孔完成后采用高压风从孔底向孔口清理钻渣。清孔完成后采用全站仪检测孔深、倾角、外插角。

⑤ 安装管棚钢管

棚管顶进采用钻机在人工配合下顶进钢管。接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于 50%，相邻钢管接头至少错开 1m。

⑥ 注浆

进行长管棚注浆时，对注浆地段的岩性，涌水量、涌水压力、水温、涌水的化学特征进行认真研究，据此确定注浆参数。现场确定注浆终压。以便浆液能够充分扩散，从而达到堵水和加固危岩的作用。注浆采取一次性注浆。水泥浆液搅拌在拌和机内进行，严格按照施工配合比投料，放入的同时一并加入缓凝剂，待水量加足后继续搅拌 1min，再将水泥投入，继续搅拌时间不小于 1min。并于注浆过程中不停的搅拌。水泥搅拌严防水泥包装纸及其他杂物混入，拌好的浆液进入注浆机前应进行过滤，未经过滤的浆液不允许入泵。注浆时要考虑注浆扩散半径，凝结时间要进行确定，然后再进行试验调试。

2.3.2 管棚参数

① 导管规格：热轧无缝钢管及钢花管，外径 89mm，壁厚 6mm；

② 管距：环向间距 40cm，单根长 25m；

③ 倾角：可根据实际情况作调整，范围在 1°～3°；

④ 注浆材料：水泥浆；

⑤ 设置范围：拱部 120°范围，每环 38 根；

3 结语

软弱围岩隧道施工中采用有效的超前地质预报手段（TSP、地质雷达、超前水平探孔、加深炮孔等）准确预报前方地质情况。当发现前方围岩软弱，开挖后可能不能自稳时，采取超前预注浆加固措施和超前支护措施进行预加固，达到稳定前方围岩的目的。达到加固效果，在前方围岩稳定后进行掌子面开挖，确保施工安全和施工质量。

参考文献：

[1]大连地铁216标段体南区间穿越DK34+570～DK34+590专项施工方案

（作者单位：大连地铁建设有限公司，作者身份证号码：21122419711120051X）