地鐵車站端頭前進(jìn)式水平注漿施工工法

1、地鐵車站端頭前進(jìn)式水平注漿施工工法中鐵二局股份有限公司城通公司1.前言在軟土地區(qū)的地鐵隧道施工中，盾構(gòu)進(jìn)出洞前對端頭土體的加固是施工中的重要環(huán)節(jié)，也是施工控制的重點。車站端頭注漿加固作為一項臨時工程，其目的就是保證盾構(gòu)進(jìn)出洞時土體的穩(wěn)定，因此要求加固后的土體能有良好的自穩(wěn)性、防水性、勻質(zhì)性。廣州市軌道交通六號線盾構(gòu)8標(biāo)【天河客運站長湴站盾構(gòu)區(qū)間】土建工程，盾構(gòu)到達(dá)端頭加固時，根據(jù)洞門深度、加固要求和水文地質(zhì)情況，選擇了前進(jìn)式水平注漿作為端頭加固方式，取得了較好的技術(shù)和經(jīng)濟效益。2.工法特點2.1施工占用場地小，且由地面轉(zhuǎn)入地下，對施工場地要求不高。 2.2針對中粗砂層、含砂率較高的風(fēng)化巖土層，

2、注漿效果較好;在含水地層中施工，止水效果較好。2.3后一次注漿對前一次的鉆進(jìn)注漿部位有復(fù)注作用，有效保證加固體質(zhì)量，還可以控制孔內(nèi)涌水，有效防止塌孔和成孔困難。2.4在緊急加固施工中具有較高的靈活性。3.適用范圍本工法適用于地鐵施工中的中粗砂層、含砂率較高的風(fēng)化巖土層的預(yù)加固。加固對象包括區(qū)間隧道端頭加固、聯(lián)絡(luò)通道加固，以及洞門施工加固。4.工藝原理端頭前進(jìn)式水平注漿是通過在洞門外邊緣附近按一定角度布設(shè)導(dǎo)向管，在導(dǎo)向管內(nèi)分段向前鉆進(jìn)施工，成孔后退出鉆桿，安裝法蘭盤及注漿管進(jìn)行注漿，待漿液凝固后拆除法蘭盤，再進(jìn)行鉆孔如此循環(huán)，直到鉆進(jìn)和注漿深度達(dá)到設(shè)計要求。通過由外向內(nèi)循環(huán)反復(fù)跟進(jìn)式向前鉆進(jìn)注漿

3、，可以保證鉆機鉆進(jìn)時都在已經(jīng)加固的土體內(nèi)鉆孔，有效防止塌孔和成孔困難。鉆進(jìn)到孔內(nèi)出水就開始注漿，控制孔內(nèi)涌水。注漿時，水泥-水玻璃雙液漿通過雙液注漿泵、注漿孔道均勻漸進(jìn)地注入土體中，以填充、滲透和擠密等方式，驅(qū)走砂層和黏土顆粒間的水分和氣體，并填充其位置，硬化后形成強度大、壓縮性小和抗?jié)B性高、穩(wěn)定性良好的水泥土。通過反復(fù)鉆進(jìn)注漿，將端頭土體不斷進(jìn)行填充擠密，后一次注漿對前一次的鉆進(jìn)注漿部位有復(fù)注作用，提高土體加固的整體性，并將匯水通道封堵，將水阻隔在洞身加固區(qū)域外。在盾構(gòu)進(jìn)出洞時，洞門端頭土體具有較好的自穩(wěn)性，且通過注漿止水，有效防止土體遇水崩解，保證盾構(gòu)進(jìn)出洞安全。5.施工工藝流程及操作要點

4、5.1 施工工藝流程施工準(zhǔn)備平臺搭設(shè)測量定位導(dǎo)向管施工止?jié){墻施工配漿鉆孔注漿（換孔位鉆孔注漿）。圖5.1 施工工藝流程圖5.2 操作要點5.2.1 前進(jìn)式水平注漿施工的準(zhǔn)備工作1、配齊鉆機、攪拌機、注漿泵、管路、儲漿桶，以及各種應(yīng)急材料。2、按每循環(huán)使用量配齊水泥、水玻璃等注漿材料。3、連接好注漿管路、電路等，并對注漿泵進(jìn)行試運轉(zhuǎn)。4、對注漿施工人員進(jìn)行技術(shù)交底、技術(shù)培訓(xùn)以及安全教育。5.2.2 平臺搭設(shè)為了保證全斷面鉆孔和注漿，在洞口采用鋼管腳手架搭設(shè)作業(yè)平臺，平臺滿足鉆機和施工人員承重及高度要求，按照有關(guān)安全要求搭設(shè)護欄并掛安全網(wǎng)，上面滿鋪25mm以上厚度木板。5.2.3 測量定位根據(jù)設(shè)計

5、圖紙進(jìn)行施工放樣，將注漿孔位用紅油漆在車站洞門處維護結(jié)構(gòu)上標(biāo)注出來，鉆孔時根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行鉆設(shè)。5.2.4 導(dǎo)向管施工導(dǎo)向管采用外徑89mm、壁厚3.5mm的焊縫鋼管，長度1.5m。按照測量定位的注漿孔位置，在維護結(jié)構(gòu)上進(jìn)行導(dǎo)向管開孔施工。導(dǎo)向管開孔采用抽芯鉆機成孔，鉆孔時按照設(shè)計圖紙注漿角度，調(diào)整鉆機鉆桿角度，斜孔鉆進(jìn)1.15m。導(dǎo)向管外部涂抹植筋膠，用鐵錘夯入維護結(jié)構(gòu)。在導(dǎo)向管外端焊接法蘭盤，法蘭盤距維護結(jié)構(gòu)外表面35cm，方便在澆筑止?jié){墻后拆卸連接螺絲。導(dǎo)向管大樣如圖5.2.5導(dǎo)向管大樣圖。圖5.2.4 導(dǎo)向管大樣圖5.2.5 止?jié){墻施工導(dǎo)向管植入后，在維護結(jié)構(gòu)外側(cè)立模，澆筑30cm厚的C3

6、0混凝土作為止?jié){墻。施做止?jié){墻時，需注意留足導(dǎo)向管長度，在注漿前需用棉紗及雙快水泥封堵導(dǎo)向管與止?jié){墻的空隙，以防漏漿。5.2.6 配漿前進(jìn)式水平注漿采用水泥-水玻璃雙液漿。1、漿液濃度初始濃度： 單液漿 水灰比1.5:1正常注漿濃度： 雙液漿 水泥漿水灰比1:1；水泥漿水玻璃體積比3:1；水玻璃濃度3035波美度處理跑漿： 雙液漿 水泥水玻璃體積比2:1 2、濃度調(diào)整原則具體配比根據(jù)注漿時的具體地質(zhì)狀況調(diào)節(jié)。一般原則為：先稀后濃，根據(jù)進(jìn)漿量和注漿壓力的變化，及時調(diào)整漿液濃度。若長時間不上壓力，進(jìn)漿量大，則調(diào)濃一級，壓力上升快，則調(diào)稀一級，以達(dá)到注漿壓力控制要求。5.2.7 鉆孔在導(dǎo)向管內(nèi)采用風(fēng)

7、動潛孔鉆機進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑76mm，一次鉆進(jìn)長度12m，開孔時調(diào)整鉆桿適度上揚以抵消長距離鉆孔的鉆桿下垂度。先鉆單號孔，后鉆進(jìn)雙號孔，左右對稱、從上部向下部進(jìn)行，同時要保證鄰近區(qū)域在縱向上要錯開施工。鉆桿頂進(jìn)時，注意保護管口不受損、變形，以便與注漿管路連接。在導(dǎo)向管內(nèi)分段向前鉆注施工，每一循環(huán)鉆孔進(jìn)尺一般控制在12m，也可根據(jù)地質(zhì)情況及注漿效果適當(dāng)加大每循環(huán)鉆孔和注漿長度，如果地下水豐富可以在導(dǎo)向管安裝好后先注漿后鉆進(jìn)。鉆孔速度一般為0.1m/min，可根據(jù)地層鉆進(jìn)難易程度進(jìn)行調(diào)整。成孔后退出鉆桿，安裝法蘭盤及注漿管進(jìn)行注漿，待漿液凝固后拆除法蘭盤，再進(jìn)行鉆孔如此循環(huán)，直到鉆進(jìn)和注漿深度達(dá)到

8、設(shè)計要求。5.2.8 注漿1、注漿前的準(zhǔn)備工作1）安裝注漿法蘭頭；2）檢修和調(diào)試注漿設(shè)備； 3）配置漿液及注漿材料的準(zhǔn)備；4）洗孔：用注漿泵向孔內(nèi)注清水，不少于5分鐘，以提高注漿效果，同時測取鉆孔吸水率，以確保漿液初始濃度；2、注漿注漿準(zhǔn)備工作就緒后，關(guān)閉孔口閥門，將注漿泵吸管放入漿液中（吸頭有D80濾網(wǎng)包緊），開啟注漿泵，進(jìn)行正式注漿，注漿時通過控制注漿壓力來控制注漿量。設(shè)計注漿擴散距離為：頂部及兩側(cè)水平方向，擴散35m，底部24m；正常注漿漿液濃度為：水泥漿水灰比1:1，水泥漿水玻璃體積比3:1，水玻璃濃度3035波美度。開始注漿時，采取低壓力中流量（3bar，20L/min）注入，注漿過

9、程中壓力逐步上升，流量逐步減少，當(dāng)壓力升至注漿終壓23MPa時，繼續(xù)注漿5min，即可結(jié)束注漿；當(dāng)注漿壓力較小，而注漿量較大時增大水泥漿的濃度，直至終壓達(dá)到23MPa停止，繼續(xù)鉆進(jìn)注漿至設(shè)計孔位深度。根據(jù)不同的地質(zhì)情況，每米鉆孔進(jìn)尺，注漿達(dá)到注漿終壓23MPa時，水泥用量約為1.52t。 3、注漿中注意的事項1） 嚴(yán)格按注漿參數(shù)進(jìn)行注漿，確保注漿效果；2） 每次注漿前檢修好設(shè)備，確保管路連接牢固和壓力表正常，防止注漿過程中爆管事故；3） 及時觀察注漿壓力表，并做好注漿壓力及漿液記錄，以便注漿結(jié)束時分析毎孔注漿情況；4） 注漿結(jié)束后要高檔位沖洗注漿管路，防止注漿管路堵塞。5） 鉆注時間：鉆孔時，

10、只要出水或者出砂中水泥漿含量較少就注，依次往復(fù)。5.3監(jiān)測確保前進(jìn)式水平注漿加固施工安全的關(guān)鍵是全過程監(jiān)測端頭地表、地下管線、車站結(jié)構(gòu)、端頭周邊建筑（構(gòu)）物的變化情況，及時測量因施工引起的動態(tài)沉降數(shù)值，并與分析計算值比較，及時反饋指導(dǎo)設(shè)計和施工。主要的監(jiān)測內(nèi)容參見表監(jiān)測項目匯總表。表5.3 監(jiān) 測 項 目 匯 總 表 序號監(jiān) 測 項 目監(jiān) 測 儀 器 監(jiān) 測 頻 率監(jiān) 測 目 的1端頭地表沉降徠卡DNA03精密水準(zhǔn)儀，銦鋼尺初期： 2次/天，后期：12次/2天掌握注漿施工對地表及周邊環(huán)境的影響程度和范圍2端頭周邊建筑物沉降與傾斜3地下管線沉降4車站結(jié)構(gòu)收斂JSS30A型數(shù)顯收斂儀初期： 2次/

11、天，后期：12次/2天掌握注漿施工過程中車站結(jié)構(gòu)變形情況及規(guī)律注：可根據(jù)施工條件和沉降情況增加或減少觀測次數(shù)，隨時將監(jiān)測信息報告給技術(shù)負(fù)責(zé)人。5.4勞動力組織前進(jìn)式水平注漿加固施工采取滾動交替作業(yè)方式，即：鉆孔-注漿-鉆孔-注漿，依次往復(fù)，24小時不間斷作業(yè)。勞動力組織見表5.4勞動力組織情況表。表5.4勞動力組織情況表序號單項工程所需人數(shù)備注1管理人員22技術(shù)人員23鉆孔班組64注漿班組105安全員26雜 工4合 計26人6.材料與設(shè)備本工法施工設(shè)備和部分材料見表6材料設(shè)備表。表6材料設(shè)備表序號名稱型號單位數(shù)量用途1空壓機1.05/12.5臺1注漿施工2高壓風(fēng)管直徑70mm米60連接風(fēng)動設(shè)備

12、3潛孔鉆機QZJ100B臺2導(dǎo)向管內(nèi)鉆進(jìn)4抽芯鉆機Z1Z-130B臺2導(dǎo)向管成孔5單液壓漿機KBY-50/70臺1注漿6雙液壓漿機YSB-250/120臺2注漿7攪漿桶60m3/h臺1拌合水泥漿8電焊機BX-300臺1焊接9高壓輸漿管12MPa米100連接注漿設(shè)備，運輸漿液10焊接鋼管長度1.5米，外徑89mm,壁厚3.5mm根50導(dǎo)向管施工11法蘭盤配套D89mm鋼管個50導(dǎo)向管施工12小孔法蘭盤D89法蘭盤，內(nèi)孔直徑D32mm個50導(dǎo)向管施工13注漿小管D32鍍鋅管,長度10cm,單端車絲個50注漿14球閥D25球閥個50注漿施工7.質(zhì)量控制7.1工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)前進(jìn)式水平注漿施工質(zhì)量執(zhí)行

13、地下工程防水技術(shù)規(guī)范、建筑地基處理技術(shù)規(guī)范。注漿加固施工按表7.1注漿加固質(zhì)量控制表執(zhí)行。表7.1 前進(jìn)式水平注漿加固質(zhì)量控制表序號項 目控制標(biāo)準(zhǔn)檢查頻率檢驗方法1孔位偏差孔深<10m±100mm每個孔位用鋼尺孔深10m±50mm2鉆孔偏斜率孔深<10m1%用全站儀孔深10m0.5%3孔深±30mm鋼卷尺4加固效果按設(shè)計要求抽芯個數(shù)抽芯取樣7.2質(zhì)量保證措施7.2.1根據(jù)地層的地質(zhì)情況進(jìn)行漿液材料配合比試驗，保證注漿材料的強度、耐久性滿足技術(shù)規(guī)范要求。7.2.2嚴(yán)格按照前進(jìn)式水平注漿施工工藝流程的施工程序?qū)嵤┳{作業(yè)。為防止?jié){液混入雜質(zhì)堵塞管路，攪拌機

14、出灰口及吸漿帶口應(yīng)設(shè)置過濾網(wǎng)。7.2.4及時準(zhǔn)確地分析注漿壓力、注漿量、注漿時間之間的關(guān)系曲線，對各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)合地表沉陷監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行綜合分析。注漿過程中當(dāng)壓力突然發(fā)生變化，堵塞管路或漿液漏泄遠(yuǎn)方、跑漿時，要進(jìn)行及時處理或調(diào)整漿液濃度。鉆孔過程中如未出現(xiàn)水泥漿塊或者有涌水現(xiàn)象，立即停止鉆進(jìn)，進(jìn)行注漿。加固效果檢測情況若不理想，則在加固薄弱區(qū)域補充注漿。8.安全措施8.1通過在人行疏解通道處的圍蔽外貼安全警示牌，通道指示牌等。8.2將施工機械如鉆孔機，空壓機等都設(shè)置在遠(yuǎn)離人行通道的一側(cè)。8.3現(xiàn)場施工人員統(tǒng)一戴反光背心，安全帽。加強安全教育，提高安全意識，做到科學(xué)文明施工。現(xiàn)場施工工序由

15、專業(yè)技術(shù)工程師進(jìn)行指導(dǎo)施工，禁止違規(guī)操作，違法必究。8.4施工用電根據(jù)相關(guān)法規(guī)要求，對通往施工現(xiàn)場的電線進(jìn)行保護，并派安全人員每天進(jìn)行巡察。8.5高壓注漿時，要使用高壓球閥，并連接牢注漿管路，作好耐壓試驗，防止注漿管路接頭、閥門崩裂而出現(xiàn)事故。8.6高空鉆孔注漿作業(yè)時，需佩戴安全帶，施工平臺腳手架需固定牢靠。9.環(huán)保措施9.1施工產(chǎn)生的建筑垃圾隨時清理,當(dāng)天運走,不用的料具和機械及時清退出場,保持場內(nèi)清潔。9.2施工場界噪聲控制按建筑施工場界噪聲限值（GB12523-90）要求。9.3施工場地、運輸?shù)缆范〞r灑水降塵。9.4嚴(yán)禁燃燒各種垃圾廢棄物。9.5施工完成后,按要求及時拆除所有工地圍蔽、安

16、全防護設(shè)施和其他臨時設(shè)施,并將工地及周圍環(huán)境清理整潔,做到工完、料清、場地凈。9.6對注漿施工過程中，鉆孔流出的泥沙、注漿泄漏的漿液及清洗管路的廢水等及時進(jìn)行清理，保持場地整潔。10.效益分析10.1本工法針對地鐵施工中砂層、粘性土層等軟土地層，以及巖土交界地層，特別是在地層含水的情況下，加固止水效果較好，取得較好的技術(shù)效益。10.2施工場地由地面轉(zhuǎn)到地下，避免了地面施工產(chǎn)生的大量場地占用，對地面施工、交通、居民生活影響小，且避免了需借地帶來的協(xié)調(diào)問題，取得較大的社會效益。10.3減少了因返漿造成的大量泥漿排放，周圍環(huán)境未受到污染，也減少了處理泥漿的費用，取得了較好的經(jīng)濟效益。11.施工實例廣

17、州市軌道交通六號線盾構(gòu)8標(biāo)土建工程11.1 工程概況廣州市軌道交通六號線盾構(gòu)8標(biāo)土建工程包含【長湴站天河客運站】、【天河客運站灑水車隊吊出井】兩個盾構(gòu)區(qū)間， 左右線全長3260.183m，隧道埋深928m，線間距1015m，隧道主要穿越<5H-2>硬塑堅硬狀花崗巖殘積土。左右線盾構(gòu)自長湴站始發(fā)，到達(dá)天河客運站后，過站并二次始發(fā)，至灑水車隊吊出井后分解吊出。天河客運站到達(dá)端頭隧道拱頂以上主要由<1>人工填土層、<4-1>沖積-洪積土層、<3-2>中粗砂層、<5H-1>可塑狀花崗巖殘積土層、<5H-2>硬塑-堅硬狀花崗巖殘積土

18、層構(gòu)成、<6H>全風(fēng)化花崗巖層構(gòu)成；隧道洞身主要由<6H>全風(fēng)化花崗巖層、<7H>強風(fēng)化花崗巖層構(gòu)成；隧道底部主要由<7H>強風(fēng)化花崗巖層構(gòu)成。隧道洞頂埋深24.7m，該段地層土體含砂率較高（大于65%），裂隙水非常發(fā)育，洞身土體遇水易崩解。11.2施工情況天河客運站到達(dá)端頭地層加固方式為：洞門水平高壓深孔前進(jìn)式注漿，加固深度為圍護結(jié)構(gòu)背后沿隧道方向8m，垂直范圍為隧道頂板上5m至隧道底板下3m。前進(jìn)式注漿中在半徑3050mm和半徑2550mm位置施工兩圈注漿管進(jìn)行注漿，注漿管布置間距為外層13°,內(nèi)層26°；在洞門下部設(shè)向下斜孔5個，對底部加強注漿。端頭加固平面圖、剖面圖見圖11.2-1天河客運站到達(dá)端頭加固平面布置圖及圖11.2-2天河客運站到達(dá)端頭加固剖面圖：圖11.2-1天河客運站到達(dá)端頭加固平面布置圖圖11.2-2天河客運站到達(dá)端頭加固剖面圖注漿管布置見圖11.2-3天河客運站到達(dá)端頭加固注漿管布置詳圖：圖11.2-3天河客運站到達(dá)端頭加固注漿管布置詳圖施工照片見下圖： 圖11.2-4 導(dǎo)向管成孔 圖11.2-5 導(dǎo)向管埋設(shè)圖11.2-6 導(dǎo)向管內(nèi)鉆孔 圖11.2-7