摘要：城市地铁暗挖隧道施工中所面临的难题之一就是水的治理问题，水不仅危及掌子面开挖作业的安全，同样也威胁到地面建（构）筑物的安全。面对富水砂层及软弱破碎层，如何进行掌子面加固及止水是施工的关键。深圳地铁某正线暗挖区间隧道工程采用深孔注浆技术成功地完成了富水砂层段的施工，充分表明在不良地质地段采用深孔超前预注浆加固掌子面固结止水技术是行之有效的。文章针对此工程实例，阐述了深孔注浆技术的机理和工艺特点，以及在城市暗挖地铁隧道施工中的应用效果。
关键词：深孔注浆；暗挖隧道；工艺特点
引言
在城市地铁暗挖隧道施工中水的治理一直贯穿始终，水不仅危及施工过程中人员、设备的安全，也影响后续隧道运营的质量，同样也影响周边建（构）筑物的安全。一般地铁事故70%以上都和水有关，比如开挖过程中涌水、或是基础泡软拱顶沉降侵限、周边建筑物沉降开裂、管线拉裂等等，都和水密切相关。可以说水治理成功了，整个隧道的安全、质量就有保证了。随着越来越多的地铁工程的建设，在工程地质、水文地质条件、周边环境等复杂条件的影响下，如何保证隧道施工安全，减小地面沉降，保护周边环境成为矿山法隧道需要解决的关键问题。
1注浆加固机理
注浆在加固时，主要是将水泥浆液灌入到周围的岩层以及土体之中，采用渗透以及充填等形式，让其演变成为浆脉。地层内的岩层不均匀性比较明显，若使用钻孔给岩层之中注入相应比例数量的水灰比浆液，同时还要灌浆孔不断的向外扩张，让其转变成为圆柱状的浆体，其钻孔的周围岩层都会被挤压或者充填，随着灌浆工作的开展，岩层的裂缝发展以及浆液都会逐渐的渗透，浆液在地层之中会形成方面不同且纵横交错的状态，浆脉会受到凝结的影响，演变成为硬化的状态，其会起到控制沉降以及提升承载力的效用。需要使用半断面注浆止水加固的处理方式，实时的开展隧道的开挖工作，确保隧道开挖工作开展的安全可靠程度，利用好水泥-水玻璃双液浆。
2工程应用
2.1工程概况
为了能深入的分析深孔注浆技术在城市地铁暗挖施工中的应用要点，本文以我国某一城市地铁正线暗挖区间工程项目为例进行探究，该施工区间位于冲洪积平原地区，所以其实际的地形较为平稳，地面的高度大约为13米，施工的区间道路两边建筑设施的数量比较多，所以该施工地段的地下管线十分的复杂，来往的车辆比较多，人流量也比较大，交通比较拥挤。该区间的隧道埋设深度大约为9米，隧道会穿越淤泥质粉质粘土之中，地表是人工素的填土，隧道下部位置穿砂砾层施工段，很容易产生涌砂和地表沉降等的问题，所以应当合理的使用深孔注浆加固、止水的形式，设置好隧道开挖轮廓线的位置。
2.2深孔注浆施工
首先，要做好注浆的技术准备工作，分析该工程项目施工的对象特征，找出影响该工程地质的施工材料以及施工技术，观察施工地段的周边环境，明确工程项目的造价以及工期的要求等，选择好和其工程项目施工相关联的机械设备，组织施工团队。其次，要合理的选用浆液注入地层的形式，各类不同的注入形式所选用的施工材料各不相同，准备好施工材料。
2.3注浆设计
首先，要设置好深孔注浆的参数，调控好浆液的初步凝结时间，双液浆凝胶时间通常为30sec～3min。单液浆不能超过八个小时。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆单孔单段的注浆量需要以相关的公式计算结果为准，注浆的长度要正确的划分出来，调整好注浆的终压，将其压强控制在0.2 MPa左右。同时还应当调整好自己的速度，其所设定的注浆参数应当以地层的实际状况为基准，实时的开展实验工作，调整现场的施工形式，结合其注浆压力的实际变化状况，优化注浆参数。使用水平地质的钻机进行钻孔，开孔后安装孔口管，在孔口管内分段向前钻注施工。每一循环进尺控制在15m，注浆后开挖12m，留3m不开挖作下一循环的止水岩盘。其次要注浆孔间排距。注浆孔的布置目的是为了使浆液扩散范围相互重叠，不出现漏注区。本工程应用中，注浆孔布置由工作面向开挖方向呈辐射状，钻孔均匀布置成圆形圈，保证注浆充分，不留死角，浆液扩散半径1.5m，现场施工根据地质情况具体布置钻孔。注浆孔布置参数如图一所示。
2.4深孔注浆效果的检验
深孔注浆完成后，在隧道正式开挖前，需进行钻芯取样测定抗压强度，加固后的土体强度需达到1.5MPa以上；如未达要求，需补充注浆。注浆后掌子面不仅没有出现渗漏水情况，土体的强度也大大增加，必须采用风镐进行破除开挖。当注浆完成后，逐节退出钻杆。退出的钻杆要用清水冲洗干净，确保钻孔中无浆液或泥砂残留堵塞管孔。跳2孔钻下一孔，循环操作。当上一孔注浆的同时，隔2孔再次进行钻机定位，钻孔操作，依次循环。当隔孔均注浆完成，土体加固强度达到设计值后，才能进行隔孔间的钻孔注浆操作，直至注浆完成。（9）注浆完成。保养注浆机，拆除注浆平台。
2.5注浆结束标准
单孔注浆结束标准：注浆终压达到1MPa，持续20min，吸浆量很少或不吸浆时，可结束本孔注浆。循环注浆结束标准：该循环所有孔位均达到结束标准，即该循环注浆结束。
3现场监测情况
为了保证隧道和围岩的稳定，确保施工安全，监测项目采取以典型断面位移测量（地表沉降、隧道拱顶沉降、净空收敛）为主的测量方法。
3.1洞内变形分析
富水软弱地层隧道采用台阶法施工时，上台阶开挖至仰拱封闭期间，拱顶沉降，累计变化最大为-4.40mm。洞内净空收敛在上台阶开挖过程中变化较大，初衬封闭成环后，随着掌子面向前推进、初衬混凝土强度上升以及地下水位的稳定，数据趋于稳定。优化施工组织，加快开挖初衬作业循环以及及时封闭仰拱，减少施工扰动，有利于将隧道结构本身变形控制在允许范围内。在富水软弱地层中，采用深孔超前预注浆加固，很好地起到超前预支护作用，在开挖段形成具有一定厚度的加固圈，对控制洞内整体下沉效果明显。
3.2地表沉降分析
地表沉降累计变化最大为-25mm，相比拱顶沉降变化较小，隧道周边房屋主体无明显裂纹及差异沉降，结构安全，说明深孔注浆在地层加固方面起到了良好的作用。矿山法隧道采用注浆加固措施来保证岩层稳定性及施工过程中隧道的安全，其工艺和技术都已有多年的发展，但为了充分实现注浆措施的目的，还需要根据隧道所处的环境、工程地质和水文地质条件等来选取合理的浆液类型、注浆管材料、注浆方法和注浆参数等；同时在注浆施工进行之后，要密切关注注浆效果，以及时调整注浆方法和注浆参数等，并加强已注区域的质量检测，当检测不合格时，应当采取合理的补救措施，以保证隧道施工安全、顺利地进行。
结语
对软弱地段进行注浆加固之后，需要设置测站对地表沉降作长期监控监测，一般用精密水准仪与塔尺配合进行，对其量测可为判定隧道施工过程中对地面建筑的影响程度及范围提供重要依据，尤其是隧道施工通过加固区域期间，需要加大监测频率。若监测到的地表沉降大小超过极限值，则应立即停止施工，分析排查沉降原因并采取补救措施，待处理完毕后，测得的沉降速率正常之后方可继续施工。
参考文献：
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[2]盾构隧道二次深孔注浆技术对周边建筑物保护的研究与应用[J].任益飞.西部探矿工程.2015（03）
[3]盾构隧道二次深孔注浆技术对周边建筑物保护的研究与应用[J].任益飞.公路交通科技（应用技术版）.2015（03）
[4]北京地铁隧道施工中深孔注浆的运用[J].闫淑娜.科技视界.2014（19）
论文作者:刘毅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/16
标签：注浆论文; 隧道论文; 浆液论文; 钻孔论文; 岩层论文; 地表论文; 地层论文; 《防护工程》2018年第31期论文;