深孔注浆在地铁下穿市政道路的技术应用①

石 丹

(中铁十八局集团第五工程有限公司,天津 300459)

1 工程概况

沈阳地铁四号线砂阳路站位于砂阳路与南京南街交叉路口处，南京南街道路下方。车站采用PBA工法施工，主体为双层三跨的暗挖结构。标准段宽为22.7米，顶板埋深约6.5m，底板埋深约22.1m；盾构段宽为26.7米，顶板埋深约为6.5m(局部抬高段埋深6.0m)，底板埋深约23.7m；横通道最浅埋深4.5m。

车站采用PBA工法施工，衬砌为复合式衬砌结构，利用深孔注浆进行超前地层加固，并辅助DN32小导管注浆，初期支护为C25网喷棍凝土+钢格栅，二次衬砌采用抗渗标号为P10的C40模筑钢筋混凝土。

车站主体上方主要管线见表1所示。

表1 周边管线列表

2 施工方案设计

2.1 施工目的

根据地质勘探地质情况，车站覆土浅且开挖层在粉细砂层，施工中极易出现滑塌风险，加以南京南街为主要市政道路，车流量较大，车辆反复荷载作用大，在综合影响和共同作用下，极易对南京南街路面行车安全造成影响，存在地下市政管线断裂和暗挖施工安全的隐患，因此深孔注浆加固对于车站开挖岩层稳定及其重要。

2.2 施工方案选择

本工程采用深孔注浆工法对各导洞进行加固：(1)对每个导洞的掌子面进行深孔注浆加固[1]；(2)对导洞拱顶开挖轮廓线以外约2m及以下0.5m范围内的掌子面土体进行深孔注浆加固[2]。在洞内采用小型机械钻孔注浆措施施工，布孔间距为300-400mm，使用水泥水玻璃双浆液，浆液扩散半径约为0.5m，每一循环注浆深度为8m，注浆区段纵向搭接2m[3]。

2.3 试验段深孔注浆施工及效果的检查

根据深孔注浆控制要点，在现场施工过程中首先进行机械钻孔，待孔深达到设计要求的长度后，利用注浆泵输送浆液，采用后退式注浆的方法，浆液到预定位置时停止注浆，退出钻头，立即使用止浆泵封住孔口[4]。试验段注浆孔全部施工完成后，在工作面钻1-2个检查孔取岩芯进行试压，并观察浆液填充情况及土体粘结力，确定是否需进行补充注浆，并根据实现场注浆情况调整各项注浆参数[5]。

试验段深孔注浆试验检测结果如下：

通过对注浆工作面钻孔取芯并报送试验室，试验结果显示注浆后浆土粘结力达到0.8MPa，岩心加固优良率达90%。

3 施工方案

3.1 总体施工顺序及流程

1)车站下穿南京南街整个断面分为上4导洞施工，按照施工顺序分别进行深孔注浆加固，除1号导洞试验段6m以外，剩余分段进行注浆加固施工，每个循环注浆深度为8m，留出2m的距离作为止浆墙，进行后退式注浆处理。注浆时，按照从上到下和先外后内的顺序进行钻孔施工，布孔间距为300-400mm[6]。

2)注浆施工流程

深孔注浆施工流程见图1。

图1 深孔注浆流程图

3.2 注浆浆液标准

注浆浆液为双液浆。为保证浆液纯度，需将A液、B液分别乘放在单独的容器内待用，容器不得混用。浆液配制严格依照设计配合比进行，注浆前需对其凝结时间进行检测，时间控制在30s～45s[7]。

A液、B液的组成见表2所示。

表2 注浆浆液标配表

3.3 注浆浆加固参数

注浆浆加固参数见表3。

表3 注浆加固参数表

3.4 估算注浆量

因为在施工现场注浆时，对于土层内部的黏土、碎石等之间的间隙何浆液在扩散时的范围有时很难得到准确的数据，应根据现场实际施工环境及注浆方案、材料等对注浆量进行初步估算。实际施工时，为了满足注浆扩散区域的规范要求，通过实时小范围对钻孔数量、长度及角度进行调整，确保能够实现注浆的充分性，没有盲点。

注浆量的估算公式按下式[8]进行：Q=Anα(1+β)

注释：n为孔隙率，单位%;A为注浆范围体积，单位m3;Q为总注浆量，单位m3;β为注浆材料损耗系数，α为浆液的填充系数(范围0.7-0.9)；设计中，nα(1+β)统一称之填充率，依据表4进行。

表4 部分地质勘察报告

根据地质勘察报告显示，沈阳地铁4号线砂阳路站下穿南京南街主干道施工段地质为粉细砂层。

孔隙比e=0.303;

孔隙率n=e/(l+e)=0.303/(1+0.303)=0.233

按照填充率计算公式，地铁下穿市政主干道段填充率取0.233控制。

3.5 注浆压力的选定

依据经验估算：

1)按照知晓的地下水静水压力进行计算，通常设计的注浆压力(终压值)一般是静水压力的两三倍，最大的时候为五倍，也就是(3-5)P’大于P’，P’大于P

注释：P为设计注浆压力(终压值)(单位MPa)，P’为注浆处静水压力(单位MPa)

2)按照注浆处地层深度估算P=KH

注释：H为注浆处深度(单位m)，P是设计注浆压力(终压值)(单位MPa)，K压力系数可以依据注浆深度推算(见表5)。

表5 压力系数取值表

经计算，根据孔深的不同，压力如表6：

表6 注浆压力统计表

4 控制要点

4.1 调节注浆压力

为了提高工人的工作积极性，使其充分认到工作的重要性，工程部分别制订了《浆体现场拌制规程》、《注浆泵操作规程》、《注浆作业指导书》等手册和详细的技术交底下发到班组领导和工人手中，使其能够熟练掌握和控制注浆压力。并安排专业试验员在注浆施工中时时跟进，根据不同阶段浆液的粘度、凝结时间等及时对注浆压力进行调节，确保注浆压力满足施工要求，浆液能够顺利注入。另外结构覆土较浅时，应适当减小注浆压力，避免地面冒浆。

4.2 根据不同地层特性确定注浆量

根据地质勘察报告对地质进行分析，先内圈后外圈，为保证直至浆液完全凝固前的孔内压力满足要求，注浆结束后立即使用止浆阀封住孔口。

根据报告分析岩层特性，并结合试验段数据，拟定每一注浆孔的注浆量和注浆压力值，根据不同层次和不同区域，在施工过程中适当调节注浆压力，控制注浆量，避免地面隆起、冒浆等情况发生。

4.3 浆体性质不均匀

浆体因凝结时间短，需要现场搅拌，及时调节，若注浆过程中使用的操作人员，施工经验少，技术不精，水泥、水玻璃的添加数量和添加时间控制不准，浆液的搅拌时间把握不准，浆体易发生不同程度的离析和结块，选择注浆经验丰富、能够熟练操作的施工人员替换经验不足的人员，加强现场技术指导，控制搅拌时间和搅拌速度。避免因施工操作技术不精导致浆液发生离析或结块现象。

5 结 语

本工程地铁下穿市政主干道段采用深孔注浆施工技术，有效的解决了地铁下穿市政主干道段路面的稳定，同时地下市政管线得到有效保护，砂层填充密实，围岩自稳性有了较大提高，因而加快了掘进速度，确保施工安全，同时总结了该施工方法控制要点。