中铁隧道集团二处有限公司 河北三河 065201
摘要：随着地铁工程数量的增加，地铁工程施工技术日臻成熟。深孔注浆技术能够改善暗挖隧道的施工质量，降低暗挖隧道的施工难度，进而提升整个工程的施工效率，减少成本的投入，使地铁工程的修建效益进一步提升，并且有效缓解我国交通压力。
关键词：地铁隧道暗挖施工；深孔注浆技术；应用
引言
随着城市建设的加深和经济的发展，我国道路车辆在不断增加，交通压力随之加大。为了缓解交通问题，我国开始推广地铁工程。修建地铁可以有效缓解路面交通压力，增加人们出行方式，为人们的日常生活和工作提供便利。实际的地铁施工难度较大，其质量水平会受到诸多因素的影响。为保障地铁修筑质量，要积极采用科学有效的施工技术，如深孔注浆技术。本文主要就深孔注浆技术在地铁暗挖隧道施工中的应用进行了阐述和分析。
1暗挖法概述
在隧道施工的过程中，其会受到地质、水文等条件的影响，施工条件和环境较差，且工作面狭窄，进而导致施工难度较大。暗挖法不会对地面产生过大的影响，如果埋置深度不足会引发地面沉陷。采用暗挖法会出现许多废土和碎石，要做好相应的处理工作。应用暗挖法要先挖掘相应的空间，在该空间内进行修筑衬砌。要根据施工地的地质、地形等条件进行选择，在各项条件中埋置深度的影响最大。如果埋置深度较大，则需要采用暗挖法。其无需挖开地面，通过地下发动的方式进行施工，其中包括矿山法、盾构法等多种形式。
2深孔注浆技术概述
深孔注浆工作机理：利用压力和相关辅助设备，将水泥浆液注入施工收尾土体、岩层，通过压实、充填、渗透等方式形成构成浆脉，目的在于控制地表下沉，提升施工场地地表承载力。具体来说，包括电化学压、液压、气压等几种方式。利用深孔注浆技术，能够有效控制地表下沉问题，主要是由于注浆特性所形成。例如，在深孔注浆中采用独特材料，包括水泥基特种灌浆料，能够有效提升其耐久性。这种灌浆料由硫酸盐水泥以及特种外加剂，构成注浆加固浆液，经相关实践证明，其寿命可以达到10年以上，这为地铁隧道开挖后地表沉降的缓解大有裨益。深孔注浆方式，水泥浆液中水灰比控制为1：1，而压力强度为2~10MPa，注浆同时能同步开挖，节约工作时长，提升施工效率；浆液进入到地层固化后，会发生一定的膨胀（1%~2%），弥补地表发生的下沉问题；同时，深层注浆施工中，能够利用双管双液同时作业，与普通水泥浆液固化效果相比，现代材料在很多特性方面均明显提升，能克服地下水位偏高、地表下沉等问题，同步实施开挖施工及地下水治理，减少资源浪费。一般来说，浆液组成为水、料，其比例控制在1：0.8为宜，而水灰比以1：1为宜。
3工程简介
以某个地铁暗挖隧道工程为例，其挖掘主体为山体，高度为175m。该工程正处于轨道交界处，所以其不论是交通情况还是管线情况都比较复杂，施工难度较大。在实际施工时，周围各项因素都会对工程质量造成影响。其中，某个给水钢管的影响最大，其直径为2000mm。该水管位置贴近暗挖隧道，如果水管产生问题，不仅会影响正常供水，还会导致隧道灌水等问题，严重时甚至会导致隧道坍塌，使工程出现巨大的损失。对此，技术和施工人员要做好施工环境的考察工作，针对考察结果进行分析和设计，采取科学的深孔注浆技术，一方面确保隧道施工质量，另一方面保障施工安全。
4深孔注浆技术在地铁暗挖隧道施工中的应用
4.1应用流程
几年来，我国建筑行业飞速发展，相关的技术也日臻成熟。在这个过程中，深孔注浆技术不断革新和完善并与现代技术进行有效结合，实现了暗挖隧道施工质量和效率的飞跃。在实际应用时，要严格遵守操作规范，合理规划工艺流程，为后续工程奠定良好的基础。其具体施工流程如下图所示：
深孔注浆施工流程图
4.2施工准备工作
为了保证深孔注浆技术在地铁隧道暗挖施工中运用的效果，施工前必须做好相关的准备工作。第一，合理设计注浆液的配比参数，保证注浆比例科学性以及参数设计的精准性。一般来说，地铁隧道深孔注浆采用水泥、水玻璃双浆液，配比过程中，需要全面了解施工现场的实际情况，在不同时段对现场进行认真测试，保证施工中注浆本身压力值始终比水本身压力值大。施工材料选择也必须根据实际情况优化选择，确保施工材料能够满足工程施工质量、稳固性等客观要求；第二，注浆压力测试。对于隧道暗挖施工来说，水压力会随着时间推移、现场变化而出现波动，在注浆配比中需要对不同时段水压力加以测试，同时对现场加以勘察，保证注浆压力始终在水压力的3倍以上；第三，准备阶段需要完成导管加工、注浆孔洞布置等工作。导管一般选择无缝钢管，保证导管具有统一长度；而注浆孔布置方面，应该根据地铁隧道工程实际情况，每一个循环确保六环四时空，且每一个孔洞深度都需要保持一致。值得注意的是，为了避免施工中出现漏浆问题，需要提前注入5米左右止浆墙。
4.3技术要点
在实际应用的过程中，深孔注浆技术包括以下几个方面的技术要点：首先，施工准备。在工程正式开始之前，要根据工程设计要求做好准备工作，从而确保后续工作的顺利开展。第一步，合理设计注浆参数，确保浆料配比的科学性，要对各项参数进行严格的检验测试，确保符合施工要求。通常采用以水泥与水玻璃为原料的双浆液，水灰比控制在0．6∶1～1∶1之间，可以根据实际情况进行适当的调整。掌握施工现状并对注浆工作进行不同时段的现场试验，确保注浆压力大于水压力。通常，注浆压力要比水压力高2～3倍。水泥可以选用硅胶水泥，水玻璃模数在2．4～3．4之间，波美度为35；第二步，测试注浆参数。在实际挖掘的过程中，水压会随着施工时长、场地的变化而产生变化，所以要测试各施工时段的水压，做好勘察工作，将水压控制在注浆压力的3倍左右。在注浆实验的过程中，可以先选择3个浆孔，调配不同3各不同配比的浆料，其水灰比分别是0．6∶1、0．8∶1、1∶1。要先采用浓度较小的浆液进行注浆，再选用大浓度浆液，根据注浆数量与压力的变化进行浓度的调整，如果压力变化并不明显，可以增加注浆量和浓度，提升压力上升速度。反之则采用浓度较低的浆液，降低压力上升速度。注浆完成后，面对不同孔洞的水灰比进行记录，其结果一样，实验表明，配合比设计结果与要求相符，在实际施工时，可以根据地质水文的变化对水灰比进行细微调整；第三步，加工导管和孔洞布置。要最做好技术把控做好，减少漏装问题。可以选择管壁厚度为5mm的无缝钢管，管口直径为108mm，长度为4m。注浆管可以选择管壁厚度为2mm，管口直径和长度分别为4．8mm和6m。布置注浆孔洞时，要根据施工情况，每个循环要设置6环，共40个孔。第一个循环和第二循环注浆深度分别是11m和19m，其后每个循环的注浆都为30m，在隧道开挖隧道之前，要浇筑5m止浆墙，将上半断面进行封闭，避免漏浆问题的出现。
其次，施工过程。第一步，测量放线。根据注浆孔布置测量线，测量放线工作要在注浆孔开挖面上进行，保障其准确性；第二步，数据采集和设计，建立工作平台。选择恰当的施工材料，对施平台各项参数进行合理计算。平台搭设材料为直径为48mm的钢管和十字扣件，在实际搭设之前，要计算地基承载力、支架潜能高度等数据，确保各项参数与实际要求相符。要以钻孔高度为准确定搭设高度，走道板要铺设在顶层位置，利用钢丝将各段走道板进行连接；第三步，钻孔和管安装。明确孔洞位置、角度和深度，根据实际施工情况选择钻孔设备。开孔距离要控制在4m左右。可以选用电动潜孔钻机，应用型号为YQ100E-1。同时配合直径为120mm的潜孔锤钻头。开孔结束后进行孔口管的安装，可以采用直径为108mm、剖面厚度为5mm的钢管进行加工，钢管长度为4m。钻孔深度达到4m时，要对孔内杂物进行清理，然后将注浆管插到孔洞中，外部露出的长度约为30-50cm。也可以采用潜孔钻机钻孔，直径和一次钻孔深度分别是90mm和3-4m。在开孔的过程中，要对钻杆进行上扬调整，从而与钻杆下垂度进行抵消。采用先单号后双号的钻孔顺序，要保持左右对称，并与邻近施工区域的纵向错开。如果钻孔过程中遇到破碎岩石层，并因此出现卡钻情况，要停止钻孔，对孔洞进行注浆扫孔，然后继续。到达预计深度之后，要再次进行扫孔，其后安装3根注浆管，按照梯形进行长度的分配，一环和二环的管长分别是2m和3m，后续管长依次差4m；第四步，封孔。将50-80cm的麻丝缠绕在空口管套外部，时期成为纺锤型，采用水泥基锚固锚剂进行加固，确保空口管的牢固性，避免漏浆问题。内封堵可以部采用双快水泥，封孔结束之后至少要养护3天，然后再进行注浆；第五步，试注浆。注浆需要各部门的参与，其中包括设计、施工单位、业主等。首先明确试验参数，然后测试注浆压力、地层注浆比等参数，根据检测结果分析注浆参数和配比是否科学合理，并选择最恰当的参数和配比方案；第六步，注浆。做好注浆准备工作，然后采用先外环后内环、先单号后双号的顺序进行依次注浆，在单个注浆孔注浆时，要先对最长注浆管进行注浆，然后根据长度大小进行依次注浆。注浆配比根据实验参数进行确定，可以根据实际施工情况进行调整，全面确保施工质量；第七步，施工监测。在对上半断面进行注浆之前，要设置专门的检测孔，通常位于隧道的上部和两侧。利用抽芯钻进行检测孔的钻取，并取出岩样，对其进行分析和检验，进而判断地质情况。安装阀门并测量出水量。首次注浆完成之后，要测量出水量，判定新钻地质探孔的注浆效果，确保其预期的加固止水效果相符后再进行后续的隧道挖掘工作，从而确保隧道挖掘的质量和安全。
最后，效果检查。检验深孔注浆技术的应用效果，并对其进行评价分析，结果如下：通过对技术应用前后效果的对比，可知注浆后，不论是周边构筑物，还是隧道拱顶，其沉降情况都得到了有效的控制，注浆前则无法对二者沉降问题进行有效控制。通过重力触探实验可知，固结和为固结的注浆区域相比，固结注浆区域的触探锤击水量更高。根据注浆记录数据进行分析和注浆量计算，利用这种方法可以对注浆效果进行验证。不论采取哪一种检验方式，都可以得出深孔注浆技术应用后由良好的加固防水效果，对工程质量的改善有很大的帮助。
5注意事项
①正式施工前，首先，应进行试钻，通过试钻检查设备对地层的适应性，其次，是注浆加固土体，根据加固土体的性质调整浆液配合比，经过反复试验，最终，确定合理的技术参数。②注浆一定要按程序施工，专人操作。注浆压力要严格控制在0.3～0.5MPa，钻杆后退速度应平稳缓慢，每孔注浆结束标准为终压达到设计值，持续约10～20min，吸浆量很少或不吸浆时，可结束本孔注浆。当注浆压力突然上升或从孔壁溢浆时，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按照设计进行，冒浆时，应采取措施确保注浆量满足要求。③注浆孔打设前，必须调查清楚地下管线与注浆孔的相互关系，根据现场具体条件，及时调整注浆孔孔深、角度及根数，并严格控制注浆压力，防止地下管线产生较大变形及路面隆起。④下穿排水暗渠处，拱顶距暗渠检查井底仅为1m，该部位应降低注浆压力，采取间歇注浆方式使浆液缓慢渗透拱顶土体，减少对暗渠结构扰动。⑤注浆施工过程中，应加强监控量测，提高监测的数量和频率，根据监测反馈信息，动态调整施工参数。
结束语
在地铁工程施工的过程中，针对地下水的作用和影响要采取合理的处理方案，进而保障暗挖隧道的施工质量和安全性。深孔注浆能够解决隧道挖掘引发的地表下沉、浆液无法扩散等问题。采用该工法可以直接进行后续施工，无需等待，进而有效提升了施工效率。与其它施工技术相比，该技术不仅能够控制成本、提升效率，还在一定程度上满足了环保施工的需求，进而使工程项目的整体效益得到改善，对我国城市建设和发展有很大的帮助。
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论文作者:于军
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/13
标签：注浆论文; 隧道论文; 浆液论文; 技术论文; 地铁论文; 压力论文; 孔洞论文; 《建筑细部》2019年第14期论文;