深孔注浆技术在地铁暗挖区间施工中的应用

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摘 要 本文介绍了采用深孔注浆的适用条件及具体施工工艺，并结合北京地铁6号线朝阳门站～东大桥站区间工程施工实例分析了实施效果。以期为以后类似地质情况的施工提供借鉴和参考。

关键词 暗挖隧道；超前支护；深孔注浆

中图分类号TD3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0159-02

1深孔注浆工艺特点、原理及适用条件

1.1工艺原理

深孔注浆原理：深孔注浆主要采用水钻的形式以对前方土体最小的扰动形式进行钻孔，并采用高压注浆，将岩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凝固，达到改变围岩的目的，浆液的特性是使围岩岩层黏结力（C）、内摩擦角值（φ）、地层黏结强度以及密实度增加，起到加固的作用。颗粒间隙中充满了不流动且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成具有一定强度和止水效果的地下连续注浆防护体，达到加固和止水的预防作用。

1.2工艺适用条件

深孔注浆属于特殊的超前注浆施工工艺，主要使用于以下几种施工环境：

1）隧道下穿及侧穿既有建筑物、重要城市管线及河流；

2）隧道开挖土体稳定性较差，普通超前注浆无法满足正常开挖要求；

3）隧道开挖中土体含水量较大，极易引发流砂及泥浆现象的地质；

4）隧道开挖中突遇涌水及大面积塌方，可能导致前方地体疏松及存在空洞，采用深孔注浆止水加固。

2注浆浆液的选择

施工前应根据深孔注浆加固目的及地质水文条件、环境条件正确定位注浆预期效果，由此基点出发再合理选择浆液类型。下面列举几种常用的浆液。

2.1水泥水玻璃双液浆

水泥水玻璃双液浆主要应用于地质情况较差、含水量较大但无明水流及水囊，即极易产生频繁塌方及降水效果不明显；下穿重要城市管线及侧穿既有建筑物的施工区域。浆液凝固时间在5分钟之内。具体施工时可根据地层条件添加调节浆液凝结时间和可注性的外加剂。

2.2止水化学浆

止水化学浆由水玻璃溶液和磷酸溶液组成，主要应用于渗水较为严重可能存有水囊的施工区域，对施工掌子面拱部及上、下台阶交接处的渗水及渗水引起的流砂、泥浆的处理效果较为明显。浆液凝固时间在5秒钟之内。

2.3超细水泥水玻璃双液浆

超细水泥水玻璃双液浆主要应用于下穿重要既有建筑物或管线含水量较大的粘土、粉土、粉细砂等地层。浆液凝固时间在5min之内。

2.4水泥浆+12%微膨胀剂

水泥浆+微膨胀剂浆液主要应用于因塌方或涌水引起的底层空洞填充及疏松土体的加固，有效控制地表及各种管线的沉降。加入微膨胀剂量为水泥重量的12%。

3深孔注浆施工工艺

3.1深孔注浆工艺流程

3.2止浆墙施工

止浆墙为0.3m厚C20喷射混凝土，双层Ф6.5@150x150钢筋网， 并设置Ф22@500x500加强钢筋，核心土采用50mm厚C20喷射混凝土保护；次段止浆墙在首段深孔注浆后预留的2m待挖注浆土置施工。

3.3钻进成孔

注浆孔采用TXU-750型钻机成孔，钻杆采用φ42中空钻杆，对准孔位后，钻机不得移位。钻机应严格根据地质情况控制进水量，防止塌孔。每个循环深孔注浆长度为5m～20m。不同地质情况选择不同的钻孔深度，砂卵石层钻孔长度应在5m～8m；中粗砂层钻孔长度应在8m～12m；粉细砂及粉质粘土层钻孔长度应在12m～20m。深孔注浆长度在15m以下效果最佳，钻孔长度越长，注浆效果越不理想。填充深孔注浆孔位布设间距为1.0m×1.0m，梅花型布设。超前深孔注浆孔位布设间距为0.5m×0.5m，梅花型布设，一般设置3～4环孔位。涌水塌方事故处理深孔注浆孔位布设间距为0.5m×0.5m，梅花型布设，一般设置3～4环孔位。

3.4注浆

注浆采用二重管后退式注浆。遵循从下至上、从内向外的顺序依次进行钻孔注浆。

1）注浆参数

（1）注浆终压：内环注浆孔注浆压力为0.2MPa～0.5MPa；外环注浆孔注浆压力为1MPa～2MPa，最大不可超过3MPa。注浆压力在不同地层应有不同的控制范围，砂卵石层注浆压力应控制在0.2MPa～0.5MPa；中粗砂层注浆压力应控制在0.5MPa～1.5MPa；粉细砂及粉质粘土层注浆压力应控制在1.5MPa～3MPa。下穿及侧传既有建、构筑物及管线应根据具体施工情况（暗挖隧道距建、构筑物距离）另行确定注浆压力控制范围；

（2）凝固时间：1min～2min，为速凝注浆；具体施工时，在保证扩散半径前提下，选择合理的胶凝时间，如过河特殊地质段可为20s～180s。

（3）钻杆回抽幅度：约15cm～20cm；

（4）注浆速度：与地层孔隙及连通情况、地层密实度有关。砂层、粉质粘性土 20～40L/min，砂砾石40L/min～60L/min，断层破碎带 60L/min～120L/min。

2）质量标准

注浆量需达到设计要求，计算公式为：Q=πRLβ式中R为注浆扩散半径；L为注浆长度；β为填充率，根据土质情况而定。

注浆完成后，钻孔检查，若涌水量≥0.15m3/h，则继续注浆；

4工程实例

4.1深孔注浆段地质水文概况

北京地铁六号线一期三标朝阳门站～东大桥站区间广泛应用深孔注浆工艺，深孔注浆段的地质主要为大粒径的圆砾卵石、中粗砂及粉质粘土，土质自稳性较差，并且土质中滞留大量的层间水，降水效果不理想，运用普通的超前小导管注浆频繁塌方，达不到开挖作业要求，后变更为深孔注浆止水加固。结合实际现场情况，本工区选用水泥-水玻璃双液浆。

4.2深孔注浆主要参数确定

1）工艺参数

（1）注浆范围：深孔注浆范围为开上台阶开挖轮廓线外1.5m全断面。

（2）钻杆角度、孔位布设及注浆长度

调整钻杆角度为10°～15°，孔位偏差不得大于20mm，钻孔角度偏差不得大于1°。注浆孔分3层，层间距为0.5m，孔间距为0.5m，均为梅花型布孔，钻孔长度第一次为5m， 第二次为8m， 第三次为12m。每段深孔注浆纵向长12m，挖10m，段与段间搭接2m，下一段注浆前设置止浆墙。

（3）注浆参数

注浆材料：PO42.5水泥，水玻璃浓度40Be′；

浆液比例：水和水泥（体积比）为1：1，水泥浆：水玻璃液浆（体积比）为1：1；

注浆压力：第一次施工孔注浆压力为0.2MPa～0.5MPa，其它施工孔注浆压力为1.0MPa～2.0MPa；

注浆方式：注浆采用二重管后退式注浆。

（4）施工时效性

经现场统计，3天完成一段（12m）深孔注浆，平均完成深孔注浆段开挖（10m）共需时间9天。深孔注浆前，开挖10m段共需时间14天，两者比较后节约时间5天。

5结论与建议

通过北京地铁六号线朝阳门站～东大桥站区间主体初支开挖施工中深孔注浆施工工艺的使用，主要体会有以下几点：

1）通过采用深孔注浆后，土体强度大大增加，后续施工未出现塌方现象，施工连续，窝工情况减少，有效控制了施工成本；

2）深孔注浆可以极大程度地控制开挖面的渗水问题，有效避免因地质水文等不利条件引起的涌水塌方，保证工程进度；

3）暗挖隧道施工中下穿及侧穿既有建筑物时超前注浆采用深孔注浆的形式施工，既可保证开挖面的施工质量及安全，又可有效的控制地表及建筑物的沉降。

参考文献

[1]北京市市政工程设计研究总院.朝阳门站～东大桥站区间一级环境风险工程专项设计.

[2]中铁隧道集团北京地铁六号线三标.朝阳门站～东大桥站区间深孔注浆安全专项施工方案.

[3]深圳市地铁集团有限公司.深孔注浆止水加固技术在软弱地层中的应用.

[4]中铁第十一局集团第五有限公司.深孔注浆处理隧道塌方体.

[5]杨建新.中铁四局集团有限公司技术中心.北京地铁下穿小月河深孔注浆施工技术.