地铁暗挖隧道下穿跨线桥挡墙及大粒径卵石地层深孔注浆技术

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摘要：以北京地铁6号线西延地铁暗挖施工穿越五环及挡墙为例，超前深孔预注浆的创新技术，分别进行分析它对不同地质土层改变，穿越五环及挡墙所产生的沉降值，其提高土体抗压、抗扰动强度，能够一次性完成一个注浆区域的土体加固施工，而且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无任何污染，对于地铁暗挖施工技术有极大的提高，减少地面沉降，穿越重要风险源。

关键词：深孔；超前注浆；控制沉降值；施工技术；下穿；卵石地层

中图分类号：TU74文献标识码： A

引言

地铁越来越多的出现在大城市中，它降低城市交通压力，为此地铁施工也陆续展开，地铁暗挖施工隧道需要穿越不同地层，不同地层自稳能力不同，尤其穿越地标建筑，环路及挡墙时，控制沉降问题尤为严重，深孔注浆施工技术也因此进行采纳，进行研究试用，它能够一次性完成一个注浆区域的土体加固施工，而且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无任何污染，对于地铁暗挖施工技术有极大的提高，减少地面沉降，穿越重要风险源。

一、工程概况

北京地铁6号线西延西黄村站～廖公庄站区间下穿西黄村跨线桥及五环路及挡墙。区间隧道为暗挖隧道，区间左右线均下穿西黄村跨线桥及五环路及挡墙，下穿长度120m，其中桥桩与隧道拱顶水平净距为4m，五环路双向六车道，车流量大。

根据岩土工程勘察报告显示，本工点下穿的地层分别为（1）人工填土层，包括粉质填土①与杂填土①1，（2）新近沉积层，卵石②5层，一般厚度为3.71m，标高58.68~54.97m，（3）第四纪晚更新世冲击洪层，它包括卵石⑤层，中粗砂⑤1层，粉土⑥2层，卵石⑦层，区间正线顶板位于卵石层⑦、底板位于卵石层⑨，主要穿越卵石层⑦、粉质粘土⑧2，地层主要以卵石为主，夹粉细砂和中粗砂薄层。

区间穿越西黄村跨线桥和五环路及挡墙土层主要在卵石⑦层，一般粒径为30~60mm，施工难度极大。

二、工程重点及难点分析

区间穿越西黄村跨线桥和五环路及挡墙，对于跨线桥桥桩及挡墙沉降影响极大。

（1）区间下穿西黄村跨线桥和五环路及挡墙，主要地层为卵石7层，其中卵石粒径较大，自稳能力极差，极容易发生小范围塌方。如何进行地层加固，保证正常开挖。

（2）下穿地层经过开挖扰动，易产生地层下沉，对路面及桥产生不利影响，严重时可能产生路面下沉或者桥桩倾斜，产生不利影响。因此需要采用措施进行稳固地层，进而保证地面沉降在桥桩及环路的合理沉降范围内。

三、超前深孔注浆施工

区间穿越西黄村跨线桥和五环路及挡墙，对于跨线桥桥桩及挡墙沉降影响极大。控制隧道拱顶塌方，保证初支支护钢格栅安装，形成支架。

区间穿越西黄村跨线桥和五环路及挡墙地层为卵石层，其中大粒径卵石众多，地层自稳不足，经开挖土体经过扰动，产生卵石移位，造成地层局部下滑、坍塌，防止隧道坍塌为一个重点。土层经过不断扰动，造成地层沉降，地层沉降过大造成局部失稳，对已有建筑物造成破坏，极易产生裂缝，为此本工程采取深孔注浆措施进行加固地层。

（1）注浆范围

针对隧道上方有桥梁、环路、挡墙，根据地层是卵石地层，根据要下穿环路30m，顺行桥梁154m，横穿挡墙，风险极大，沉降难以控制，决定距下穿还有12m的位置进行深孔注浆，环向距隧道开挖轮廓线外侧1.5m范围，隧道正拱顶位置进行深孔注浆技术加固土体。注浆孔扇形排开，每0.3m一个注浆孔。详见图1。

图1 深孔注浆范围横截面图

2、注浆施工

（1）施工前应查明既有建筑物的结构特征、基础形式、埋深及现状等，对已有裂缝和破损情况应做好现场标记并记录在案。

（2）采用深孔注浆从洞内加固区间结构，范围为侧穿建构筑物前后10m。

（3）深孔注浆施工

为保证施工过程中掌子面及拱顶土体稳定，确保管线及施工安全，按照设计要求，采用深孔注浆加固横通道拱部土体，为开挖施工创造良好的条件。深孔注浆采用二重管钻机实施钻注一体化，分段式注浆施工。二重管钻机注浆适用于任意角度的注浆孔注浆，其钻杆为特制二重管，钻杆头部位有混合器，在钻进至设计位置后，可立即利用钻杆实施注浆。

1）施工机具

二重管钻机：TXU-75A，适用于卵石层钻孔注浆，可以进行垂直孔、斜孔及水平孔的钻孔及注浆施工；压浆泵：SYB-60/60型注浆泵、拌浆桶等。

2）注浆范围

深孔注浆加固范围为侧穿建构筑物前后10m。并且每段注浆长度为12m，搭接2m。

3）止浆墙施工

在注浆孔钻孔之前，先在导洞上台阶施作止浆墙，在掌子面前方打设2m长Φ22钢筋锚杆，间距为500×500mm，止浆墙厚300mm，采用C20喷射混凝土，布置双层钢筋网∅6@150x150，对于第一道止浆墙采用型钢支撑保证掌子面稳定。喷混混凝土工艺同初支喷混。详见图2。

图2 深孔注浆纵剖图

4）注浆实验

先试钻一个钻孔并注浆，观察注浆量及注浆压力，通过试验调整注浆压力、浆液扩散半径等注浆参数，并确定注浆孔布设范围。

注浆口钻孔前先对导洞拱部及边墙初支背后回填注浆，防止钻孔施工造成隧道失稳以及孔口出现涌水现象，注浆压力控制在0.2～0.5Mpa，到达压力后持续30～60s可停止注浆，待浆液凝固达到强度后方能进行钻孔施工。

5）主要注浆施工参数

注浆管直径Φ42mm，注浆孔环向中中心间距800mm，浆液的最大扩散半径0.5m。根据地质情况，圆砾卵石及中粗砂层渗漏系数约60~120m/d，注浆压力0.8~1mpa。根据现场试验调整浆液凝结时间，一般控制在1~5min之内。最大注浆长度约10m，钻杆前进幅度：约15~20cm。

单液浆注浆法的技术指标如下：

内容 标准内容 标准

孔位偏差 ±20mm 注浆压力±5%

孔距偏差 ±100mm 注浆量 ±10%

钻杆角度偏差＜1% 回抽幅度 ±15~20cm

6）注浆施工

定孔位：根据每眼注浆口位置、每环注浆管末端距注浆口垂直高度及注浆扩散范围确定钻机钻杆角度、钻孔长度及钻杆偏移角度，定孔位偏差不得大于±20mm，钻孔角度偏差不得大于1°。

钻机就位：钻机按照指定位置就位，并在技术人员的指导下，调整钻杆角度。对准孔位后，钻机不得移位。

钻进成孔：钻孔时，密切观察钻孔进度，如发生涌水情况，应立即停止钻孔，先进行注浆止水，并确认止水效果后，方可停止注浆，向前继续钻孔施工。

浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照浆液配比配料，根据地质情况选用浆液类型。

注浆：根据地质情况，可选择前进式或回抽式注浆，严格控制钻杆注浆速度，每次前进或回抽不大于200mm。根据地质情况控制注浆压力。注浆还应密切关注浆液流量，当出现压力突然上升、下降等异常情况时应立即停止注浆，必须查明异常原因，采取必要的措施（调节注浆参数、移位、打斜孔等方式）方可继续注浆。回抽出后的钻杆应及时清洗干净，以备后用。注浆完成后，应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。

注浆结束标准和注浆效果评定：注浆压力逐步升高、当达到设计终压并继续注浆5min以上。

注浆顺序: 注浆施工顺序为先注外圈，后内圈，再补注外圈，同一圈由下而上间隔施作。

7）施工注意事项

为保证注浆搭接效果，保证注浆范围不小于设计范围，每环注浆管末端位置注浆管长度应大于实际计算位置注浆管长度50cm。

注浆施工过程中应根据地质情况采用注浆公式Q=ПR2Lnαβ计算每次理论注浆量，实际注浆量与理论注浆量进行对比，如相差较大应分析原因，采取维持终压增加注浆时间等措施保证浆液填充率。

四、效果检查

1.注浆效果检查

注浆完成后，必须在分析资料的基础上进行至少3处注浆效果检查，采取钻孔取芯观察浆液填充情况，同时检查孔内涌水量不大于0.2L/min，且某一处的漏水量不大于10L/min；同时应进行压水试验，在1.0MPa压力下检查孔进水量应小于10L/min，否则进行补孔加密注浆。注浆结束后注浆钻孔及检查孔应封填密实。为此进行量化分析：

（1）直观监测法：在开挖过程中观察浆液扩散情况，地层是否达到有效的固结，完善下一步的循环的注浆参数。

（2）监控量测：为保证西黄村跨线桥和五环路及挡墙的行车安全和工程的自身安全，对沿线桥梁进行施工监测，监测内容包括，隧道净空收敛、拱顶沉降、地标沉降、桥桩沉降、桥面沉降等。

2.监控量测

监测结果表明深孔注浆技术有效的改良了大粒径卵石自稳差的特点，不仅保证了隧道的正常开挖，并且对已有建筑物的影响降到了最低，达到了双赢的地步。保证了区间隧道的施工安全和结构质量。

五、结术语

深孔注浆技术深孔钻进和分段前进式注浆能满足卵石地层加固的一般要求，在卵石地层采取深孔注浆技术确实可行，能保证在容许沉降范围内，进行施工，通过分段式深孔注浆能够保证已有建筑物沉降在控制值范围内，保证在卵石地层条件下进隧道施工的安全及周边环境安全，丰富了浅埋暗挖的施工工艺，在遇到类似环境条件下施工具有指导意义。

参考文献

[1]何琼，刘明，刘彦林.分段前进式超前深孔注浆加固施工技术［J］.市政技术，2009（10）.

[2]王力.深孔注深孔注浆工法在下穿地铁特级风险源中的应用.《中国水运（下半月）》.2010（01）.