地铁暗挖施工中的超前加固技术

地铁暗挖施工中的超前加固技术

李雅彪

北京住总集团有限责任公司轨道交通市政工程总承包部，北京市 102100

摘 要：暗挖法属于地铁工程施工中一种非常重要的施工技术，在地铁施工中得到了有效应用，不但解决了地铁隧道施工的挖掘问题，同时也提高了地铁施工效率，满足地铁施工质量要求。从当前暗挖法的应用来看，对地铁施工产生了重要影响，使地铁隧道施工在开挖过程中，不但降低了开挖难度，同时也提高了地铁隧道的开挖效率，使地铁隧道在开挖中能够更好地满足施工要求。由于地铁工程环境复杂，浅埋暗挖施工中对技术水平提出较高要求，需从实际情况出发为之选取合适的超前加固技术。本文从工程实例切入，围绕小导管注浆加固技术展开探讨，总结技术要点，以期给类似工程提供参考。

关键词：地铁；暗挖施工；超前；加固技术

工程概况

某地铁车站总长696．55m，以主体结构为核心，此部分总长271．5m，配线总长425．05m。依据设计方案车站标准段宽26．15m，采取的是双柱岛式车站形式，总建筑面积达41674m²。基于现场施工情况设置有4个竖井与1段明挖段，以便满足主体施工要求。配线段暗挖隧道所处环境复杂，为典型的微风化层，工程中基于CD法展开施工作业，含大量主体暗挖工程，主要发生于中、微风化泥质砂岩层。

1 超前加固技术现状

1.1 管棚支护

此环节以管棚注浆最为关键，具体可采取两种方法:①针对钢管采取全面的填充措施；②隔孔注浆，实现浆液在地层中的有效扩散。若为前者所用材料以高强水泥砂浆为宜，需设置引气孔以提升浆液饱满度，适当降低注浆压力，需满足1．0MPa以内的要求。现阶段，特长管棚施工领域已经形成较为成熟的技术，但依然通过分段设置的方式实现，且要设置管棚工作室，随之提升了施工难度。

1.2 小导管注浆加固

为确保工作面稳定性，展开小导管注浆加固作业必不可少，此举也是提升支护可靠性的关键。此环节所用导管长均为2．5～3．5m，彼此环向间距均控制为0．3m，基于钻孔顶入的方法有效置入导管，以止浆塞后退式注浆方式为宜，材料为水泥水玻璃，压力控制在0．4～0．6MPa[1]。

1.3 膨润土注浆技术

钠基蒙脱石是工程膨润土的关键物质，片状晶体多在2μm内，具备吸收水分子的能力，在其作用下可使得膨润土颗粒发生较明显的膨胀现象。当膨润土遇水后，经一段时间分子内电荷处于饱和状态，形成阻碍水分子通过的屏障，从而决定了膨润土低透水性的特点。钠基膨润土是典型的注浆材料，遇水膨胀后体积迅速扩大，可达到原状态的10～15倍，具有优良的防水效果[2]；原材料采购成本相对较低；注浆过程中省去了大量的开凿作业，结束注浆作业后便能与浆液形成良好的凝结状态。

2 超前加固、支护

2.1 超前小导管施工

给超前小导管注浆是为了达到加固的效果，其主要步骤是顺着轮廓线外侧进行纵向钻孔并向孔内注入水泥浆，以此实现加固地表、防止渗水的效果。此外，超前小导管也可以在一定程度上保障管棚的稳定性。小导管安装及固定小导管的安设应采用引孔顶入法。其安设步骤如下:①用风管引孔，孔径为50mm，孔深较导管长度而定，一般较导管长度深100mm；②成孔后插入导管，如插入困难可用冲击锤顶入，保证导管插入到设计要求的位置[3]；③导管周围缝隙用塑胶泥封堵并用棉纱将孔口堵塞，以防土或砂砾堵塞导管。

注浆采用注浆压力和注浆量双重标准控制以达到合格标准。注浆过程中压力缓慢上升，当压力达到注浆终压，注浆量达到设计要求的注浆量可结束该孔注浆；所有的注浆孔全部注完且达到设计要求的加固强度后结束本圈注浆。具体工艺如下。

1)小导管加工及布置:采用42×3．5mm热轧钢管，注浆管一端做成尖形，另一端焊上铁箍。在距离铁箍1．0m处开始钻孔，钻孔间隔及布设按设计图纸严格布设。

2)注浆工艺参数:水泥砂浆水灰比0．5～1．0(重量比)；压力一般为0．5～1．0MPa。

3)注浆施工流程。①打孔布管:采用钻孔打入法。打设小导管前按照设计要求放出小导管的位置。采用钻孔台车或锚杆钻机钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，同时用高压风将钢管内的砂石吹出；②封面及注浆:塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，喷5～10cm厚混凝土封闭工作面以防止工作面坍塌。用注浆机进行注浆，采用注浆量和注浆压力双控原则控制注浆时间。

4)质量检查、管理的关键点:①钻孔位置是否位于轮廓线外侧、真实施工角度是否与设计有偏差，其位置、角度允许误差范围应分别在5cm、5°内，应借助专业仪器(地质罗盘仪)进行检测。一旦发现超出误差允许范围则对距离偏差较大的位置补充注浆；②在检查前时需按照真实施工结果制作草图，依照孔位标号顺序以检查其是否合格，并如实填写记录；③导管尾部应摆放在锚杆尾端、钢架腹部等位置，使其连为一体、增强稳定性；④注浆完成前需保证压力稳定到设计值，且稳定时长应在10min以上[4]；⑤注浆的同时需对所有浆管进行记录，特别是注浆过程中的压力值变化、注浆数量以及是否出现突发情况；⑥单孔注浆量应＞平均值的4/5，若是检测过程中发现不达标需再次注浆；⑦注浆完成后再次核对记录内容，以免出现不合格之处，确保所有参数值均达到设计要求，且工作人员注浆过程中需检查是否出现窜浆。

2.2 超前大管棚施工

管棚打设布置:主体结构拱部管棚施工以4座施工横通道作为施作空间，同一横通道内施工时，相邻断面相互作业的时间应错开。在初支扣拱开挖前应先进行超前管棚注浆，扣拱开挖时及时展开超前小导管注浆。开挖至风险源段时需进行风险源加固注浆。因横通道净空4m，横通道内管棚钻机长度应＜4m，动力头高度＜主轴中心0．4m方能在此工作面施工，故选用FDP－15B管棚钻机。

管棚钢管采用Φ108×8mm无缝钢管，分段配管，每段长为2．5、3．0m，按奇、偶编号，错开安装，保证每一断面内接头个数不超过50%，并在钢管上钻孔，孔径10mm，孔间距50cm，呈梅花形布置。钢管两端间采用焊接连接，焊接必须牢固且具有足够的强度。

1)钻孔步骤:由工作人员事先摆放好器材设备、搭建平台，并保障水、电的供应以及设备摆放是否科学，同时需检测管位是否正确。前期准备工作完成后才可安装钻具、预制冲洗液。紧接着使用专业仪器检测角度、位置是否在误差允许范围内，只有确保上述工作全部完成才可开始钻孔。

2)注浆步骤:工作人员应先完成注浆泵、注浆管、管棚以及出水口等设备的连接，随后开始注浆，待出气孔持续冒浆才代表注浆工作完成。

3)注浆质量管理:工作人员应保证钻孔已被完全冲洗干净，确保浆液已均匀填充至孔内所有空间，最大程度上降低孔内钻渣残留量；同时，在整个注浆过程中应保持连续流畅，必须一次性完成整个注浆工作，待孔口被泥浆封堵后需多次加压，加压值保持在0．4～0．6MPa。除此之外，注浆过程中可按实际需求转动钻具，使得注浆、排气同时进行，以此保障孔内浆液填充均匀。最后，在注浆前还需预估注浆量，而真实注浆量应≥预估值的80%。

4)管棚实施控制关键要点:①安装棚管应秉持间隔跳打原则，但若施工环境特殊可稍作修改；②可将相邻棚管接缝位置交错开，且缝距应≥1m，以加强开挖段管棚的稳定性能；③组装设施之前应详细排查所有零部件，防止出现零部件损坏等问题；④应按照施工环境科学安排各个工艺的施工场所，例如循环系统、注浆系统等；⑤电线铺排必须按照专业标准，以此保障施工安全；⑥管棚搭设前应由操作人员详细检查其位置、角度是否在误差允许范围内，反之需告知甲方修改设计方案；⑦角度、位置的确定应由专业人士进行，且需反复检测，真实、详细记录施工数据，便于日后查阅；⑧施工中根据对地层情况的了解适时调整技术参数；⑨注浆泵压≤0．6MPa为宜，根据单孔孔内情况灵活控制泵压，孔内压力保持在0．4～0．6MPa。

3 地铁暗挖超前加固质量控制措施

1）根据实际施工情况，超前地质可利用洛阳铲完成，此举具备高效、可行性高的优点。布孔作业时各工作面孔数均为3个。打孔作业时使用到洛阳铲工具。以实际开挖深度为准，当该值达到3m后及时探测，要求每次探测深度均为5m。

2）不同标段对于小导管施工所提要求大体一致，从现场情况出发提出如下几点要求：①选择φ32×3．25mm钢管；②调整拱部管的布设间距，设定为环向0.3m，形成的纵向搭接长度控制在1~1.5m；③处理钢管，要求前端呈锥形结构，尾部焊接箍筋；④做好注浆前的准备工作，即喷射5cm厚的混凝土，目的在于封闭掌子面并于管口处设置止浆塞[5]；⑤砂层施工中可采取注化学浆液的方式；⑥调整注浆压力，稳定在0.2~0.5MPa；⑦考虑到黏土层的特殊性，该处不设置注浆小导管，为满足工程要求可设置钢钎；⑧钻孔设备以煤电钻为宜。

结束语

总而言之，在当前的时代发展背景下以及我国地铁暗挖工作的飞速发展局势下，想要促进地铁施工情况的良好开展，就必须针对施工现场的地质情况勘察和检测，采用超前加固技术来加强施工的安全性，本地铁工程暗挖段施工中灵活运用了超前加固技术，为暗挖施工作业创设了稳定环境，有效加固、稳定开挖掌子面，减少了地表沉降，整个开挖过程中未出现异常情况，施工质量符合设计要求，保证了暗挖施工安全。从而能够促进我国地铁施工工作的快速发展，更好促进地铁事业的发展和进步。

参考文献

[1]马焱鑫.地铁盾构空推过暗挖隧道施工关键技术[J].科技资讯，2018，16(35):71+73.

[2]程少辉.地表预灌浆DCG加固技术在地铁暗挖法施工中的应用[J].湖南交通科技，2018，44(04):178-181.

[3]齐超.地铁隧道暗挖施工中深孔注浆技术的应用[J].设备管理与维修，2018(21):119-120.

[4]白亮.地铁暗挖隧道二次衬砌施工质量控制浅析[J].工程建设与设计，2018(16):108-109.

[5]刘洪波.软土地层暗挖施工地铁车站技术的研究与应用[J].应用技术学报，2018，18(02):152-158.