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      地鐵暗挖施工中的超前加固技術(shù)

      2020-07-26 06:02:08鐘建明
      四川建材 2020年7期
      關(guān)鍵詞:管棚鋼管注漿

      鐘建明

      (廣東建科建設(shè)咨詢(xún)有限公司,廣東 廣州 510500)

      1 工程概況

      某地鐵車(chē)站總長(zhǎng)696.55 m,以主體結(jié)構(gòu)為核心,此部分總長(zhǎng)271.5 m,配線(xiàn)總長(zhǎng)425.05 m。依據(jù)設(shè)計(jì)方案車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段寬26.15 m,采取的是雙柱島式車(chē)站形式,總建筑面積達(dá)41 674 m2?;诂F(xiàn)場(chǎng)施工情況設(shè)置有4個(gè)豎井與1段明挖段,以便滿(mǎn)足主體施工要求。配線(xiàn)段暗挖隧道所處環(huán)境復(fù)雜,為典型的微風(fēng)化層,工程中基于CD法展開(kāi)施工作業(yè),含大量主體暗挖工程,主要發(fā)生于中、微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層。

      2 超前加固技術(shù)現(xiàn)狀

      2.1 管棚支護(hù)

      此環(huán)節(jié)以管棚注漿最為關(guān)鍵,具體可采取兩種方法:①針對(duì)鋼管采取全面的填充措施;②隔孔注漿,實(shí)現(xiàn)漿液在地層中的有效擴(kuò)散[1]。若為前者所用材料以高強(qiáng)水泥砂漿為宜,需設(shè)置引氣孔以提升漿液飽滿(mǎn)度,適當(dāng)降低注漿壓力,需滿(mǎn)足1.0 MPa以?xún)?nèi)的要求。現(xiàn)階段,特長(zhǎng)管棚施工領(lǐng)域已經(jīng)形成較為成熟的技術(shù),但依然通過(guò)分段設(shè)置的方式實(shí)現(xiàn),且要設(shè)置管棚工作室,隨之提升了施工難度。

      2.2 小導(dǎo)管注漿加固

      為確保工作面穩(wěn)定性,展開(kāi)小導(dǎo)管注漿加固作業(yè)必不可少,此舉也是提升支護(hù)可靠性的關(guān)鍵。此環(huán)節(jié)所用導(dǎo)管長(zhǎng)均為2.5~3.5 m,彼此環(huán)向間距均控制為0.3 m,基于鉆孔頂入的方法有效置入導(dǎo)管,以止?jié){塞后退式注漿方式為宜,材料為水泥水玻璃,壓力控制在0.4~0.6 MPa。

      2.3 膨潤(rùn)土注漿技術(shù)

      鈉基蒙脫石是工程膨潤(rùn)土的關(guān)鍵物質(zhì),片狀晶體多在2 μm內(nèi),具備吸收水分子的能力,在其作用下可使得膨潤(rùn)土顆粒發(fā)生較明顯的膨脹現(xiàn)象。當(dāng)膨潤(rùn)土遇水后,經(jīng)一段時(shí)間分子內(nèi)電荷處于飽和狀態(tài),形成阻礙水分子通過(guò)的屏障,從而決定了膨潤(rùn)土低透水性的特點(diǎn)[2]。鈉基膨潤(rùn)土是典型的注漿材料,遇水膨脹后體積迅速擴(kuò)大,可達(dá)到原狀態(tài)的10~15倍,具有優(yōu)良的防水效果;原材料采購(gòu)成本相對(duì)較低;注漿過(guò)程中省去了大量的開(kāi)鑿作業(yè),結(jié)束注漿作業(yè)后便能與漿液形成良好的凝結(jié)狀態(tài)。

      3 本項(xiàng)目超前加固、支護(hù)

      3.1 超前小導(dǎo)管施工

      給超前小導(dǎo)管注漿是為了達(dá)到加固的效果,其主要步驟是順著輪廓線(xiàn)外側(cè)進(jìn)行縱向鉆孔并向孔內(nèi)注入水泥漿,以此實(shí)現(xiàn)加固地表、防止?jié)B水的效果。此外,超前小導(dǎo)管也可以在一定程度上保障管棚的穩(wěn)定性。

      小導(dǎo)管安裝及固定小導(dǎo)管的安設(shè)應(yīng)采用引孔頂入法。其安設(shè)步驟如下:①用風(fēng)管引孔,孔徑為φ50 mm,孔深較導(dǎo)管長(zhǎng)度而定,一般較導(dǎo)管長(zhǎng)度深100 mm;②成孔后插入導(dǎo)管,如插入困難可用沖擊錘頂入,保證導(dǎo)管插入到設(shè)計(jì)要求的位置;③導(dǎo)管周?chē)p隙用塑膠泥封堵并用棉紗將孔口堵塞,以防土或砂礫堵塞導(dǎo)管。

      注漿采用注漿壓力和注漿量雙重標(biāo)準(zhǔn)控制以達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。注漿過(guò)程中壓力緩慢上升,當(dāng)壓力達(dá)到注漿終壓,注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的注漿量可結(jié)束該孔注漿;所有的注漿孔全部注完且達(dá)到設(shè)計(jì)要求的加固強(qiáng)度后結(jié)束本圈注漿[3]。具體工藝如下。

      1)小導(dǎo)管加工及布置:采用φ42×3.5 mm熱軋鋼管,注漿管一端做成尖形,另一端焊上鐵箍。在距離鐵箍1.0 m處開(kāi)始鉆孔,鉆孔間隔及布設(shè)按設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)格布設(shè)。

      2)注漿工藝參數(shù):水泥砂漿水灰比0.5~1.0(重量比);壓力一般為0.5~1.0 MPa。

      3)注漿施工流程。①打孔布管:采用鉆孔打入法。打設(shè)小導(dǎo)管前按照設(shè)計(jì)要求放出小導(dǎo)管的位置。采用鉆孔臺(tái)車(chē)或錨桿鉆機(jī)鉆孔,鉆孔直徑比鋼管直徑大3~5 mm,將小導(dǎo)管穿過(guò)鋼架,用錘擊或鉆機(jī)頂入,同時(shí)用高壓風(fēng)將鋼管內(nèi)的砂石吹出;②封面及注漿:塑膠泥封堵孔口及周?chē)严?,?~10 cm厚混凝土封閉工作面以防止工作面坍塌。用注漿機(jī)進(jìn)行注漿,采用注漿量和注漿壓力雙控原則控制注漿時(shí)間。

      4)導(dǎo)管注漿施工工藝,如圖1所示。

      圖1 施工流程圖

      5)質(zhì)量檢查、管理的關(guān)鍵點(diǎn):①鉆孔位置是否位于輪廓線(xiàn)外側(cè)、真實(shí)施工角度是否與設(shè)計(jì)有偏差,其位置、角度允許誤差范圍應(yīng)分別在5 cm、5°內(nèi),應(yīng)借助專(zhuān)業(yè)儀器(地質(zhì)羅盤(pán)儀)進(jìn)行檢測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)超出誤差允許范圍則對(duì)距離偏差較大的位置補(bǔ)充注漿;②在檢查前時(shí)需按照真實(shí)施工結(jié)果制作草圖,依照孔位標(biāo)號(hào)順序以檢查其是否合格,并如實(shí)填寫(xiě)記錄;③導(dǎo)管尾部應(yīng)擺放在錨桿尾端、鋼架腹部等位置,使其連為一體、增強(qiáng)穩(wěn)定性;④注漿完成前需保證壓力穩(wěn)定到設(shè)計(jì)值,且穩(wěn)定時(shí)長(zhǎng)應(yīng)在10 min以上;⑤注漿的同時(shí)需對(duì)所有漿管進(jìn)行記錄,特別是注漿過(guò)程中的壓力值變化、注漿數(shù)量以及是否出現(xiàn)突發(fā)情況;⑥單孔注漿量應(yīng)>平均值的4/5,若是檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不達(dá)標(biāo)需再次注漿;⑦注漿完成后再次核對(duì)記錄內(nèi)容,以免出現(xiàn)不合格之處,確保所有參數(shù)值均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,且工作人員注漿過(guò)程中需檢查是否出現(xiàn)竄漿。

      3.2 超前大管棚施工

      管棚打設(shè)布置:主體結(jié)構(gòu)拱部管棚施工以4座施工橫通道作為施作空間,同一橫通道內(nèi)施工時(shí),相鄰斷面相互作業(yè)的時(shí)間應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。在初支扣拱開(kāi)挖前應(yīng)先進(jìn)行超前管棚注漿,扣拱開(kāi)挖時(shí)及時(shí)展開(kāi)超前小導(dǎo)管注漿。開(kāi)挖至風(fēng)險(xiǎn)源段時(shí)需進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源加固注漿。

      因橫通道凈空4 m,橫通道內(nèi)管棚鉆機(jī)長(zhǎng)度應(yīng)<4 m,動(dòng)力頭高度<主軸中心0.4 m方能在此工作面施工,故選用FDP-15B管棚鉆機(jī)。

      管棚鋼管采用φ108×8 mm無(wú)縫鋼管,分段配管,每段長(zhǎng)為2.5、3.0 m,按奇、偶編號(hào),錯(cuò)開(kāi)安裝,保證每一斷面內(nèi)接頭個(gè)數(shù)不超過(guò)50%,并在鋼管上鉆孔,孔徑10 mm,孔間距50 cm,呈梅花形布置。鋼管兩端間采用焊接連接,焊接必須牢固且具有足夠的強(qiáng)度。

      1)鉆孔步驟:由工作人員事先擺放好器材設(shè)備、搭建平臺(tái),并保障水、電的供應(yīng)以及設(shè)備擺放是否科學(xué),同時(shí)需檢測(cè)管位是否正確。前期準(zhǔn)備工作完成后才可安裝鉆具、預(yù)制沖洗液。緊接著使用專(zhuān)業(yè)儀器檢測(cè)角度、位置是否在誤差允許范圍內(nèi),只有確保上述工作全部完成才可開(kāi)始鉆孔。

      2)注漿步驟:工作人員應(yīng)先完成注漿泵、注漿管、管棚以及出水口等設(shè)備的連接,隨后開(kāi)始注漿,待出氣孔持續(xù)冒漿才代表注漿工作完成。

      3)注漿質(zhì)量管理:工作人員應(yīng)保證鉆孔已被完全沖洗干凈,確保漿液已均勻填充至孔內(nèi)所有空間,最大程度上降低孔內(nèi)鉆渣殘留量;同時(shí),在整個(gè)注漿過(guò)程中應(yīng)保持連續(xù)流暢,必須一次性完成整個(gè)注漿工作,待孔口被泥漿封堵后需多次加壓,加壓值保持在0.4~0.6 MPa。除此之外,注漿過(guò)程中可按實(shí)際需求轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具,使得注漿、排氣同時(shí)進(jìn)行,以此保障孔內(nèi)漿液填充均勻。最后,在注漿前還需預(yù)估注漿量,而真實(shí)注漿量應(yīng)≥預(yù)估值的80%。管棚注漿示意圖如圖2所示。

      圖2 環(huán)狀及管內(nèi)注漿示意圖

      4)管棚實(shí)施控制關(guān)鍵要點(diǎn):①安裝棚管應(yīng)秉持間隔跳打原則,但若施工環(huán)境特殊可稍作修改;②可將相鄰棚管接縫位置交錯(cuò)開(kāi),且縫距應(yīng)≥1 m,以加強(qiáng)開(kāi)挖段管棚的穩(wěn)定性能;③組裝設(shè)施之前應(yīng)詳細(xì)排查所有零部件,防止出現(xiàn)零部件損壞等問(wèn)題;④應(yīng)按照施工環(huán)境科學(xué)安排各個(gè)工藝的施工場(chǎng)所,例如循環(huán)系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)等;⑤電線(xiàn)鋪排必須按照專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn),以此保障施工安全;⑥管棚搭設(shè)前應(yīng)由操作人員詳細(xì)檢查其位置、角度是否在誤差允許范圍內(nèi),反之需告知甲方修改設(shè)計(jì)方案;⑦角度、位置的確定應(yīng)由專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行,且需反復(fù)檢測(cè),真實(shí)、詳細(xì)記錄施工數(shù)據(jù),便于日后查閱;⑧施工中根據(jù)對(duì)地層情況的了解適時(shí)調(diào)整技術(shù)參數(shù);⑨注漿泵壓≤0.6 MPa為宜,根據(jù)單孔孔內(nèi)情況靈活控制泵壓,孔內(nèi)壓力保持在0.4~0.6 MPa。

      4 結(jié)束語(yǔ)

      本地鐵工程暗挖段施工中靈活運(yùn)用了超前加固技術(shù),為暗挖施工作業(yè)創(chuàng)設(shè)了穩(wěn)定環(huán)境,有效加固、穩(wěn)定開(kāi)挖掌子面,減少了地表沉降,整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程中未出現(xiàn)異常情況,施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求,保證了暗挖施工安全,并大幅節(jié)省了工程成本。

      [ID:009913]

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