地面深孔注浆加固技术在下穿桥梁工程中的应用

赵纪丽

(中铁十八局集团有限公司，北京 100101)

在地铁工程施工中经常会遇到下穿桥梁，为降低桥梁基础对地铁工程施工造成的影响，需要对基础进行全面加固处理，但受到地质条件和施工技术等因素的影响，传统地基加固技术无法很好的满足要求。而地面深孔注浆加固技术的应用可有效解决这一问题，该技术既能加快施工进度，也可以降低地铁工程和下穿桥梁之间的相互影响。地面深孔注浆加固技术单个钻孔深度在10～11.8 m之间，通过钻杆来带动钻头，旋入到设计深度。在整个钻进过程中需要穿越多种地层。通过观察钻进的长度就能确定地层位置，达到设计深度后利用钻头再进行喷浆，促使浆液渗透到地层中，逐渐趋近饱和后压力提升，达到加固地层的效果。地面深孔注浆加固技术具有施工速度快、施工成本低、加固效果好等优势，具有良好的发展前景。基于此，开展地面深孔注浆加固技术在下穿桥梁工程中的应用。

1 工程概述

图1为工程的总平面图，本工程包括地铁17号线工程十里河站—潘家园西站暗挖区间的开挖与支护，地铁17号线工程十里河站—潘家园西站区间分为盾构区间和暗挖区间，其中暗挖区间采用矿山法施工。暗挖区间线路从地铁17号线工程十里河站西端出发，沿大羊坊路向西敷设，下穿东三环十里河桥后沿左安路下敷设，到达已施工完成的盾构平移横通道。十里河车站方向为小里程端，盾构平移横通道为大里程端，暗挖区间纵断面自小里程至大里程为7‰上坡，暗挖区间覆土厚度为19.2～22.4 m，埋深约27～29.2 m。

图1 暗挖区间总平面图

暗挖区间分为矿山法A区间和矿山法B区间，矿山法A区间与矿山法B区间设置堵头墙A，矿山法B区间在施工分界点设置堵头墙B。矿山法B区间标准断面及矿山法A区间QA断面采用台阶法+临时仰拱工法施工，矿山法A区间QB断面采用4导洞CRD工法施工。

2 施工重难点和解决措施

从图1中可以看出，本工程在施工中共有三个相邻工程，其一是十里河站—潘家园西站暗挖区间；其二是十里河站—潘家园西站区间预留横通道；其三是十里河站—潘家园西站盾构区间。这三个相邻工程在施工中需要使用同一个施工场地，虽然从所在区的角度上来看，并不存在交叉碰撞作业的可能，但施工场地空间有限，为保证各个工程能够高效、有序开展，要求每个工序之间能够紧密衔接，这是本工程施工的重难点。针对这些难点问题，可提前倒排施工工期，做好前期设计规划工作，综合考虑后期施工条件，保证施工场地能够按照计划移交另外一家施工单位。也可加强对施工现场的管理，做好各工程技术交底工作，针对施工中可能存在的不利因素，要切实做好应对措施。本工程采用了强支撑、快通过、少停留的施工原则，保证三个相邻工程互不影响。在本工程施工完成之前，要前提和一家或者两家施工单位取得联系，共享工程进展信息，做好相互配合工作，促使各道工序都能安全、高效、有序地开展。

3 地面深孔注浆加固技术在下穿桥梁工程中的应用要点

3.1 施工参数选择

在应用地面深孔注浆加固技术时，为保证暗挖区间下穿M14号十里河车站和十里河桥不发生构筑物沉降问题，提升施工的安全性，并控制现有市政管线沉降[1]。在开挖之前需要对土体进行加固处理，地面深孔注浆范围为区间初支轮廓外3 m，注浆方式选择前进式注浆，每循环注浆12 m，开挖9 m，搭接3 m，孔距控制在800 mm左右，排距控制在600 mm左右(见图2)。注浆浆液选择了水泥+水玻璃双浆液，为保证注浆加固质量，注浆时压力要控制在0.8 MPa以下，而靠近既有线地板2 m范围内，注浆压力适当控制在0.3 MPa以下，注浆扩散半径超过0.5 m，加固完成之后土体开挖面无侧限抗压力强度要大于0.5 MPa，周边强度不应小于1.0 MPa，渗透系数控制在1×10-6cm/s以下。

图2 十里河桥地面深孔注浆孔布置图(单位：mm)

下穿十里河站区段加固范围总体为矩形，注浆加固范围为12.58 m×12.1 m，注浆孔按照开挖断面由外向内环形布设，孔距也是800 mm，排距为600 mm，需要设置四环，共68个注浆孔，孔位大小为40 m，深孔注浆加固剖面具体情况(见图3)。

图3 深孔注浆加固剖面示意图(单位：mm)

3.2 施工机械设备选择

地面深孔注浆加固难度较大，且对钻孔的深度、孔径、倾斜率等指标有较高的要求，为保证钻孔质量和钻孔效率，需要按照现场工程特性和地质条件合理选择机械设备，具体施工中用到的设备及参数(见表1)。

表1 深孔注浆设备一览表

在地面深孔注浆加固施工中，程控设备需要根据注浆对象的工程特点和相应的地质条件、注浆工艺等要素合理选择。浆液泵送设备必须满足注浆工艺的要求，以便更好地确定注浆流量、注浆压力等参数，浆液泵压需大于最大设计注浆压力1.5倍左右[2]。在注浆孔需要设置压力表，尽量选择抗振型压力表，其量程要和高压胶管的承压相互匹配。

3.3 地面深孔注浆加固施工要点

3.3.1 加强注浆控制

为避免三个相邻工程发生交叉碰撞，在地面深孔注浆加固过程中，必须严格控制注浆原则。(1)选择分区注浆。本工程注浆区域呈现马蹄形，因此在具体注浆过程中，无法有效调整注浆的高度，为解决这一问题，需要通过调整作业平台的方法合理搭设高度调整注浆区域，简而言之，就是在注浆过程中，遵循先上后下，先左后右，先外后内的注浆原则[3]。(2)定量和定压相互结合的原则。在本工程施工中，相邻和下穿桥梁工程既有车站主体施工难度较大，主要体现在注浆压力和注浆量的上限控制方面，为解决这一问题，提升施工的安全性和施工质量，需要采取少量、限时、减压、增孔的方法，按照施工现场实际监测到的数据，进行适当的补偿注浆处理，以保证地面深孔注浆加固效果。

3.3.2 严格按照施工工艺进行施工

为避免下穿工程和地铁工程发生相互影响，在地面深孔注浆加固施工时，需要按照《城市轨道交通区间工程注浆技术规程》中的规定进行施工，具体流程(见图4)。

图4 深孔注浆施工工艺流程

在具体施工过程中，为保证注浆浆液的扩散效果，防止浆液从掌子面流出，开始注浆前需要在掌子面上设置止浆墙，本工程止浆墙有C20混凝土制作而成，厚度为300 mm，设置了6.5@150×150钢筋网(内外双层)，核心土选择了50 mm厚C20喷射混凝土。在地面深孔注浆加固施工中，为提升施工的便捷性，可选择区间临时仰拱作为注浆的作业平台，若涉及较高位置孔位注浆，则需要严格按照相关技术标准搭设脚手架，以提升钻孔平台的稳定性，提升施工效果[4]。在注浆位置要精确标识孔位，每个孔位的偏差不应超过20 mm，成孔之后倾斜率不能超过1%。如果存在注浆盲区，不能随意注浆，而是要调整注浆角度，采用短孔和长孔相结合的方式，最大限度降低注浆盲区。在配制注浆浆液时，要采取精确的计量工具进行称量，按照配合比严格配制，主料误差要控制在5%以下，外加剂的误差不能超过1%。在稀释水玻璃前，要先确定水玻璃的浓度，然后适当加水，充分搅拌之后再加入浆液配制设备中[5]。第一孔地面深孔注浆加固时，要严格控制运转速度，按照地层条件合理调整钻进参数，每钻进1 m，检查一次，发现偏差及时调整，保证孔地的位置偏差小于30 cm，钻孔和注浆都是从外向内逐步注浆。当循环钻注入到设计深度之后，再注入水泥+水玻璃双浆液，进行前进式注浆，达到控制压力之后，将止浆塞向上提5～10 cm。注浆完成之后，及时用棉纱封堵，避免发生跑浆问题[6]。当地面深孔注浆加固满足下列要求时即可结束单孔注浆：(1)注浆达到设计孔深，注浆时发现压力持续上升，但流量逐渐减少，状注浆压力达到终压标准时，即可以结束单孔注浆；(2)当注浆达到设计孔深，而注浆压力没有达到终压标准时，若注浆量已经达到设计标准的200%，且不存在漏浆问题，也可以结束单孔注浆。

3.3.3 检查注浆效果

为保证地面深孔注浆加固效果，注浆完成之后，还要対注浆效果进行检查，本工程选择了P-q-t曲线法来评价注浆效果，其中P表示注浆压力；q表示注浆速度；t表示注浆时间[7]。单孔注浆施工中P-t曲线应当呈现上升趋势，q-t曲线应当呈现下降趋势。注浆完成之后，P-t曲线显示注浆压力达到设计终压，表示打孔注浆效果良好，满足合格标准的注浆孔数量应当大于80%，典型的P-q-t曲线图(见图5—6)。

图5 合格孔P-q-t曲线

图6 异常孔(串浆、漏浆)p-q-t曲线

4 地面深孔注浆加固施工中遇到的问题及处理措施

4.1 注浆压力发生突变

在地面深孔注浆加固时，要严格控制注浆压力，压力过大或者过小都会影响加固效果。如果注浆压力过低，需要检查是否存漏浆问题，如果注浆压力过高，需要检查管路或者混合器是否被堵塞，找到问题后及时处理，在整个施工过程中，需要密切观察注浆终压，严禁高于规定的注浆压力。

4.2 凝胶时间异常

地面深孔注浆加固技术应用时，凝胶时间控制是重中之重，对加固效果有较大影响，需要按照被加固土体的性质合理调整凝胶时间。如果地层中含水量比较大，浆液容易被地下水稀释，从而影响凝胶效果。此时需要缩短凝胶时间[8]。如果地层含水量少，为保证浆液扩散范围，需要适当延长凝胶时间。具体的凝胶时间可通过双浆液的混合比例合理控制，如提升水泥浆液的比例，可缩短凝胶时间，具体情况需要结合地质条件合理调整。

5 结 语

本文结合工程实例，分析了地面深孔注浆加固技术在下穿桥梁工程中的应用要点，分析得出，下穿桥梁工程施工现场条件复杂，很多相邻工程在施工中存在相互碰撞、相互交叉问题，不利于保障施工安全和施工质量。采用地面深孔注浆加固技术，可有效解决工程地层不均匀引发的沉降问题，保证施工质量。但由于施工现场条件有限，为充分发挥地面深孔注浆加固技术的优势，需要结合工程特性，找到施工的重难点，并制定有针对性的措施，严格按照施工规范、标准、工艺流程进行施工，才能最大限度提升下穿桥梁工程施工质量。