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      城市地鐵暗挖隧道軟弱圍巖全斷面注漿施工技術(shù)

      2018-08-31 10:22趙才陳紹平
      中國科技縱橫 2018年9期
      關(guān)鍵詞:掌子面風(fēng)化漿液

      趙才 陳紹平

      摘 要:結(jié)合工程實例,論述了地鐵暗挖隧道隧道軟弱圍巖全斷面注漿施工技術(shù)。

      關(guān)鍵詞:地鐵隧道;軟弱圍巖;管棚;雙液漿

      中圖分類號:U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2018)09-0062-01

      隨著我國城市軌道交通的不斷發(fā)展,城市暗挖隧道施工越發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化;對隧道施工也相應(yīng)提高,特別是城市淺埋暗挖隧道施工中出現(xiàn)的軟弱圍巖地層,在施工中容易發(fā)生坍塌、涌泥等安全事故,該地段施工難度大、風(fēng)險高,如何通過技術(shù)措施降低風(fēng)險至關(guān)重要。本文以深圳市城市軌道交通2號線三期主體工程2131標(biāo)蓮塘站站后折返線區(qū)間隧道全斷面注漿施工為例,介紹了在軟弱圍巖中通過超前全斷面注漿施工技術(shù)措施,降低隧道施工安全風(fēng)險,供參考。

      1 工程概況

      深圳市城市軌道交通2號線三期主體工程2131標(biāo)蓮塘站站后折返線區(qū)間隧道沿國威路敷設(shè),平面線形為直線。斷面結(jié)構(gòu)為右線單洞單線及左線單洞雙線+單洞單線的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。

      隧道主要穿越全風(fēng)化及土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層,前者呈現(xiàn)灰黃色,原巖結(jié)構(gòu)已基本破壞,具微弱的殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,該巖層遇水即崩解;后者呈現(xiàn)褐色、灰褐色,巖石風(fēng)化劇烈,裂隙極為發(fā)育。隧道區(qū)域地處梧桐山山腳地下水主要賦存在風(fēng)化巖中,水系發(fā)育,施工過程中地下水以淋雨狀入隧道,洞內(nèi)形成大量積水。

      該隧道具有水文地質(zhì)條件差、圍巖風(fēng)化程度高、自穩(wěn)能力差,洞內(nèi)滲水量大、施工難度高等特點。隧道施工過程中多次出現(xiàn)涌水及坍塌險情,后經(jīng)過現(xiàn)場論證,在軟弱圍巖中結(jié)合使用大管棚或小導(dǎo)管對掌子面進(jìn)行全斷面預(yù)注漿施工,能夠有效的加固地層,減少涌水、涌泥現(xiàn)象的發(fā)生,并降低安全風(fēng)險。

      2 全斷面注漿工藝

      隧道開挖前,通過超前預(yù)報及物探報告綜合分析前方圍巖特性,用于指導(dǎo)后續(xù)施工,未成形隧道軟弱圍巖主要分為兩種形式:一種為全風(fēng)化凝灰?guī)r層,圍巖自穩(wěn)性差,遇水即崩解,此區(qū)段宜采用φ42mm鋼花管對掌子面前方進(jìn)行劈裂注漿,加固前方巖層;二種為土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層,圍巖自穩(wěn)性一般,巖石風(fēng)化劇烈,裂隙較為發(fā)育,此區(qū)段宜采用φ108mm鋼花管對掌子面前方巖層進(jìn)行全斷面注漿加固止水。

      2.1 注漿管安裝工藝流程

      注漿管安裝工藝流程:掌子面封閉施做止?jié){盤→孔位定點放樣→鉆孔→鋼花管制作及安裝→注漿頭及球閥安裝。

      2.2 注漿工藝流程

      注漿工藝流程為:打開球閥→沖洗注漿管→連接雙液注漿設(shè)備→配置漿液→注漿→關(guān)閉球閥,視情況可多次開閥注漿。

      2.3 全斷面注漿主要技術(shù)參數(shù)

      全斷面注漿范圍為隧道開挖輪廓線外3米,注漿布置由工作面向開挖方向呈輻射狀,鉆孔均勻布置成圓形圈,保證注漿充分,不留死角。

      注漿管主要技術(shù)參數(shù)分兩種:(1)管棚注漿管規(guī)格為φ108*6mm熱扎無縫鋼管,管長7~15米,沿掘進(jìn)方向12m一循環(huán)段,含3m止?jié){巖盤。呈600mm*600mm梅花型布置,外插角度3°~5°。(2)小導(dǎo)管注漿管規(guī)格為φ42mm*3.5mm熱扎無縫鋼管,管長6米,注漿沿隧道開挖方向6m一循環(huán)段,含1米止水巖盤。500mm*500mm梅花型布置,呈注漿管外插角度3°~30°。

      2.4 注漿主要技術(shù)參數(shù)

      (1)材料采用水泥~水玻璃雙液漿,漿液濃度根據(jù)隧道圍巖條件加以調(diào)整。(2)注漿壓力一般靜水壓力為1~1.5Mpa,終壓值較靜水壓力大0.5~1.5MPa;注漿實施過程中根據(jù)各段埋深,地質(zhì)情況及注漿止水效果對漿液配比及注漿壓力進(jìn)行調(diào)整。

      3 全斷面注漿施工技術(shù)

      3.1 注漿管施工

      本隧道圍巖基本為普通稍軟巖石或土質(zhì),宜采用合金管鉆進(jìn)行鉆進(jìn),以風(fēng)動潛孔沖擊鉆進(jìn)法為主。

      鉆孔前對孔位順時針編號,鉆孔順序從隧道中心環(huán)向向兩側(cè)施工,并采取兩邊對稱跳打的方式,鉆孔時鉆機(jī)操作距離不少于2m,注意控制打設(shè)方向,拱頂部位同一截面內(nèi)注漿管接頭數(shù)量不大于50%。

      3.2 注漿施工

      注漿材料以雙液漿為主,單液漿為輔。

      注漿前先進(jìn)行現(xiàn)場試驗,應(yīng)對不同情況下的加固或止水要求,通過試驗按實際情況確定漿液配合比,調(diào)控凝膠時間及漿液流速。凝膠時間主要影響因素有水灰比、水玻璃濃度、體積比等。經(jīng)過實踐形成漿液參數(shù)如表1(僅供參考)。

      注漿過程中,掌子面注漿管須進(jìn)行跳孔注漿,防止?jié){液串流,造成鄰近注漿管封堵。以下結(jié)合表1中數(shù)據(jù),不同情況下,注漿配比做相應(yīng)調(diào)整。

      (1)當(dāng)初始注漿壓力不大,且掌子面存在明水現(xiàn)象時,表明前方巖層裂隙較小、滲流通道較小或巖層中間存在微小水囊結(jié)構(gòu),宜采用凝膠時間短的配合比(如編號1~4都可);(2)當(dāng)初始注漿壓力不大,且掌子面滲水嚴(yán)重時,宜采用凝膠時間較短的配合比(如編號1、3或4),封堵水路,起到止水作用。

      3.3 注意事項

      (1)注漿過程中,注意關(guān)注地表及洞內(nèi)掌子面附近的監(jiān)測數(shù)據(jù),對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,合理調(diào)整注漿壓力及漿液濃度。(2)全斷面注漿前掌子面封閉厚度須不小于500mm,避免注漿壓力過大,掌子面被撐裂。

      4 結(jié)語

      在土體改良及加固地層方面小導(dǎo)管注漿比管棚管注漿效果要好,但小導(dǎo)管注漿完成后,開挖距離較短,總體施工工效較低,管棚全斷面注漿則相反。

      在隧道穿越軟弱圍巖施工過程中,充分考慮整個工程的經(jīng)濟(jì)效益,通過分析前方地層特性,兩者結(jié)合使用或分段使用兩種注漿方法;可有效防止隧道坍塌、涌泥及涌水等事故的發(fā)生概率,為隧道施工提供了安全保障。

      參考文獻(xiàn)

      [1]崔玖江,崔曉青.隧道與地下工程注漿技術(shù)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2011,(5).

      [2]地鐵暗挖隧道注漿施工技術(shù)規(guī)程(試行)(DB)01—96—2004.

      [3]TZ204—2008鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[S].

      [4]GB50299—1999地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].2003.

      [5]李豐果,俞建鉑,宋金峰,李少利.深圳地鐵暗挖區(qū)間隧道施工技術(shù)[M].中國鐵道出版社,2015,(2).

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