深孔注浆在暗挖过河段的应用
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摘要：本文对北京地铁7号线车站风道在暗挖开挖施工中，过河段应用深孔注浆技术进行支护施工的实例做了介绍，采用WSS工法成功地完成了施工，表明此类地层和环境下深孔注浆技术是行之有效的。
关键词：深孔注浆 暗挖 过河
中图分类号：TG523 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
达官营站1号风道由于拱顶位于砂卵石层，卵石粒径大分为5-7cm，根据以往施工经验，大管棚在此类地层中成孔和钻进均较困难。在1号风道大规模施工大管棚前，设计了钢管参数，造成钢管发生扭曲变形断裂，无法实现打设40m的设计要求。改用钢管的设计参数采用强度等级为DZ40Φ108×6.5mm地质钻管代替原设计强度为Q235的无缝钢管(φ108×5mm)，第二次施工试验管，以实现设计要求的40m钻孔长度。过莲花河段40m采取深孔注浆代替大管棚，进行施工，注浆范围为风道拱部外轮廓线外扩2m，内括0.35m。
1.1莲花河及与风道位置关系
莲花河为复式矩形断面上口宽度28m，挡墙范围内宽度20m，规划河底标高38.48m，现状河底标高39.55m。
1.2工程地质现状
风道覆土自上而下依次为粉土填土①杂填土①1卵石②为主；风道初衬结构采用六导洞CRD工法：其上导洞为卵石圆砾⑤；中导洞以卵石圆砾⑤卵石圆砾⑦为主；下导洞为卵石⑦。
含水层主要为卵石⑦层、中粗砂⑦1层，透水性好，潜水水位标高为24m。主要接受侧向径流补给以侧向径流方式为主要排泄方式。
1.3风道原设计参数
施工风道全长72.538m，风道标准断面内净空宽×高为8.0×11.70m，上层为拱形、下层为矩形，工法采用CRD法施工；风道断面：标准断面、加高过渡段和加高平直段。 其中标准段40m设计施工管棚。洞内采取大管棚加小导管注浆措施。
1号风道结构尺寸9.9m×14.3m，采用φ108大管棚＋DN25超前小导管支护；
大管棚选用108×5mm无缝钢管，钢管强度为Q235；环间距300mm，打设长度40m，共44根。 见图1。
图1风道纵剖面图
2深孔注浆工法简介
2.1二重管无收缩双液WSS工法注浆的特点
采用二重管注入方式，设备简单，具有可靠性、经济性。可以进行一次、二次注入切换，回路变换装置容易实行，所以能实行复合注入。二次注入材料是低粘性且凝胶时间长的浸透性注浆液，压力喷射到均匀的土质颗粒之间，由于这样的操作方法，减少了对周围建筑物的影响。
2.2注浆加固及止水原理
注浆时在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力 、内磨擦角值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。
2.3注入材料特性
无收缩注浆液属于安全性、高渗透性的注浆材料，固结硬化时间可根据实际工程需要进行调整。
2.3.1无收缩注浆液特点
固结硬化时间容易调整，设计硬化时间长的注浆液也具有很高强度。地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能。浆液强度、渗透性能可根据现场实际需要任意调整。浆液不流失、固结后不收缩，对地下水不会造成污染。
2.3.2无收缩注浆液每立方米标准配比
水泥412.00 Kg，硅酸钠456.00 Kg，磷酸45.60 Kg按水玻璃重量10%，抗裂微膨胀剂41.20 Kg按水泥重量的10%，液体速凝剂20.60 Kg按水泥重量的5%。
水玻璃液配制：水玻璃出场浓度一般为50-60Be’，注浆用的范围为35-45 Be’，所以工程使用的水玻璃需经稀释方可使用。
出厂浓度改制成使用浓度，加水量V水=V原×(ρ原-ρ配)/(ρ配-ρ水)
欲配制的水玻璃体积：V配=V原+V水
ρ原=145/(145- Be’原) ρ配=145/(145- Be’配)
2.4注浆压力的选定
注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。通常情况下按如下经验式计算：
按地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍，即
P’＜P＜(3-5) P’
式中P—设计注浆压力（终压值）
P’—注浆处静水压力
2.5注浆工艺及要求
定孔位：根据现场情况，对准孔位，不同入射角度钻进，要求孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1°。
钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆。对准孔位后，钻机不得移位，也不得随意起降。
钻进成孔：第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工。
回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于15-20cm，匀速回抽，注意注浆参数变化。
浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。
注浆：注浆孔开孔直径不小于45mm，严格控制注浆压力，关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。
2.6主要机械设备及配置
钻机一台、SYB—60/160型注浆泵二台、SJY—双层立体式搅拌机一台。旋转二重管、喷头、逆止阀。排水处理装备、测定器具、凝胶时间测定仪等。
3 注浆施工方案
3.1注浆范围的确定
加固范围为拱部外轮廓线外扩2m，内扩0.35m，每循环加固长度为15m，预留2m作为下一循环的止浆墙。
3.2注浆压力的控制
注浆加固范围主要为卵石层，为保证莲花河河床的安全，根据要求注浆压力为1~3MPa，根据施工情况适当进行调整。
3.3注浆孔位布置
在采用1~3MPa的压力下，浆液的扩散半径大概在0.8—1.5m，又因地层为砂卵石层，为了开挖能保住核心包,根据现场情况及浆液扩散半径，选择竖井处注浆孔的间距为1m，通道内为0.8m布置。见图2、3、4。
图2竖井处（水平）注浆孔的横剖面布置图
图3洞内注浆孔布置横剖面示意图
图4洞内注浆纵剖示意图
3.4注浆量的确定
注浆量公式为：V=AαL×1.2
注浆量为V=36.049×0.57×1.2×42=1035.6m3
3.5注浆效果检查
通过超前探孔和径向探孔观察注浆效果和注浆层的厚度。检查孔的数目每5m设2个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察情况。
4 深孔注浆效果
注浆加固后的掌子面土体的强度大大增加，必须采用风镐进行破除开挖。
参考文献：
[1] DBJ01-96-2004地铁暗挖隧道注浆施工技术规程
[2] 刘百成 北京地铁十号线二重管无收缩双液注浆WSS工法施工技术 铁道建筑技术 2008
[3] 赵高亮 WSS工法在下穿京密引水渠暗挖地铁施工中的应用 铁道标准设计2010
[4] 刘招伟二重管注浆技术在地下工程中的应用 建筑技术 2011