地铁暗挖施工中的超前加固技术

李振强

摘    要：地铁工程建设促进了城市的现代化发展，由于地铁施工作业处于地下，整体的施工难度较大，受到地质地形、水文条件的限制，很多地铁工程会采用暗挖施工法。如果地铁工程采用的是暗挖施工，超前加固技术的应用极为关键，能够通过超前加固为施工作业创造安全的作业环境，促进地铁施工目标的实现。基于此，本文以某地铁工程为例，探讨了超前加固技术在地铁暗挖施工中的具体应用，对工程实践具有一定的指导意义。

关键词：地铁工程;暗挖施工;超前加固技术

1  引言

地铁工程的结构型式相对特殊，其施工建设与现场的环境条件息息相关，施工建设常常会受到环境因素的很大限制，很多地铁工程常常会采用暗挖施工法，在这一施工方法下，整体的施工造价相对较高、工期消耗较长，常常存在着诸多的施工风险。为了降低施工过程中各类风险的出现几率，保障施工作业的稳步推进，在施工现场常常会采用超前加固技术，将超前加固与暗挖法充分结合起来，可以为各项的施工作业创造相对安全的作业环境，保障施工作业的高效、安全开展。

2  超前加固技术现状

2.1  管棚支护

管棚支护技术下，管棚注浆是最为关键的工序，其主要包含了钢管充填与地层扩散。如果在施工过程中采用的是钢管充填注浆的方式，管棚不需要开孔，采用高强度水泥砂浆，从底部向孔口开始灌注，或者通过引气孔的设置，来保持砂浆的饱满度，在此注浆过程中，需要将注浆压力控制在1.0MPa以内。现阶段，虽然我国的特长管棚施工技术已经日益成熟，但是，在实际的施工过程中，需要进行管棚的分段设置，建立专门的管棚工作室，整体的施工难度相对较大。

2.2  小导管注浆加固

小导管注浆加固的过程中，能够有效对施工作业面加以稳固，为支护施工创造良好的条件。在施工过程中，小导管注浆加固技术在自稳能力差的砂、砂砾与含水粘性土层中能够获得良好的应用效果。通常，小导管注浆工序主要包含了封闭工作面、打孔、导管安设、注浆，施工过程中，导管长度需维持在2.5m～3.5m，将环向间距控制在0.3m左右。导管布设将会关系到施工的效果，在施工作业过程中，一般需利用钻孔顶入法，也就是通过螺旋钻或者自制吹管成孔，通过风钻或者风镐顶入，整体的施工效率较高。这种施工方式下，注浆利用的是止浆塞后退式注浆法，所使用的注浆材料主要为无水砂层用改性水玻璃浆液、水泥水玻璃，在注浆过程中，需将注浆压力控制在0.4MPa～0.6MPa之间。

2.3  膨润土注浆技术

鈉基蒙脱石是膨润土中的关键构成，是由微观片状晶体结构所构成的矿物，这些片状晶体小于2μm，为胶状，由于其特殊性，可以进行水分子的吸收，进而使得各个分子之间的间距有所增大，在这种情况下，膨润土的颗粒间逐步膨胀。当膨润土颗粒在吸水以后，分子内的电荷达到了饱和状态，将会阻止水分子的通过，这种情况下，膨润土的透水性较低，就有了更强的防水特性。膨润土注浆技术的应用过程中，防水性能相对较高，其施工成本也远远低于其他的化学注浆材料。

3  工程概况

以某地铁车站工程为例，其车站全长696.55m，以主体结构为核心，此部分全长271.5m，配线长度为425.05m。根据此地铁车站的设计施工要求，总体为双主岛式成长，建筑面积达到了4万平方米以上。在工程作业现场，设置了4个竖井、1段明挖段，在配线段由于施工条件的特殊性，采用的是暗挖法施工。

4  超前加固施工方案的确定

在此地铁工程项目中，针对暗挖段的施工作业，需要采用超前加固技术，由于超前加固施工具有一定的技术难度，在正式的施工作业开始之前，必须要进行现场的探测。在本地铁工程中，采用的是RIS-K2型探地雷达来完成相应的探测工作的，根据探测结果，专业施工人员了解了管线的位置、埋深信息，且发现在暗挖段的杂填土层存在一定的地质缺陷，主要表现为孔洞、沉陷以及疏松，这些地质缺陷都将会影响正常的施工作业。根据有关的工程实践，必须在施工过程中对不良地质加以必要的处理，否则，一旦没有进行相应的施工处理，将会增大施工时的坍塌、冒顶等事故。现阶段，对地层的加固处理多以注浆技术为主，不良地质的埋深虽然距离地面相对较近，但是，极易影响路面的正常交通，需从暗挖的施工掌子面开始实施超前注浆。由于在施工现场的地下管线极为密集，再加上管线周边的土层相对松散，一旦出现渗漏水问题以后，将会造成管线周边严重的空洞现象，如果应用注水泥浆加固处理的方式，就可以在浆液凝固以后将管线加以包裹，而这会造成管线的损坏。经过相应的试验，应用水泥膨润土注浆施工加固更为实用，使得水泥膨润土浆液能够渗入土层中，实现与土层的有效融合，进而保障良好的加固施工效果。

5  超前加固技术的具体应用

5.1  加固范围

在此地铁工程中，超前加固技术应用的是膨润土注浆技术，为了使得这种技术应用能够符合加固施工的要求，专业的施工人员需在施工作业开始之前，结合施工的具体要求，确定注浆加固的具体范围与位置。根据地质雷达探测的结果，确定施工段内的不良地质段，进行不良地质段的定位，在开挖施工时做好测量，当快要掘进到不良地质段时，采用超前注浆加固技术。对于给排水管线的窨井底部必须要实施注浆加固处理，而对于使用时间较长的排水管线，在施工时一般需实施全段加固。

5.2  封闭掌子面

在开挖施工作业中，当开挖到加固区域前方5m的位置时，利用喷射混凝土的方式来完成拱部的初步支护，在这种情况下，暂时停止开挖作业，并利用网喷方式来进行掌子面的封闭，这一处理过程主要是为了避免在拱顶上方实施高压注浆加固时对掌子面稳定性造成的不利影响。

5.3  安装注浆导管

注浆导管必须要在初步支护喷射混凝土的强度满足一定标准后进行，这主要是由于加固区域距离掌子面的距离较远，必须要安装7m～8m的长导管，而在长导管安装时，需利用风镐顶进。导管贯穿加固区域，在进入加固区域时，需在导管壁上进行注浆孔的开设。在注浆导管的安装阶段，导管数量需严格按照加固区域内的面积大小、性质来决定。

5.4  制浆、注浆

由于此工程现场的特殊性，在实际的施工作业中，采用的是开挖与注浆同步进行的方式，需将注浆机置于开挖面后15m的区域，将施工时需使用的水泥与膨润土存在料库中，需要时随取随用。在注浆导管的安装作业结束以后，方可进行制浆，使用机械搅拌的方式，以保障浆液较高的拌和质量。在注有水的搅拌桶内使用搅拌棒来完成浆液的搅拌，将搅拌时间控制在3.5min以上。搅拌好的浆液必须在初凝之前使用完，注浆时需要对注浆压力加以科学控制。由于超前加固技术应用时的注浆量具有不确定性，如果压力过大，极易造成管线的损坏，甚至会对已有地面产生极为不利的影响，因此，在实际的注浆作业时，需实时监测注浆压力的变动情况

6  结束语

近年来，随着地铁工程建设项目的增多，在整个的地铁施工过程中，由于现场条件的特殊性，很多工程人员倾向于采用暗挖施工、超前加固技术，在这些技术应用时，为取得良好的技术应用效果，必须要结合现场的实际情况，进行超前加固技术的科学选择，做好各个施工环节的质量控制，保障地铁施工的良好效果。

参考文献：

[1] 张皓.超前加固技术在地铁暗挖中的应用[J].智能城市，2015（1）：70～71.

[2] 吴海艳.地铁区间渡线大断面段浅埋暗挖技术研究[J].铁道工程学报，2018（6）：93+99.