中铁隧道局集团路桥工程有限公司 天津 300308
摘要：我国的交通方式主要以公路为主，公路交通带动了经济发展，同时也使我国城市人口不断增加，导致交通压力增加。城市地铁隧道地下空间工程的建设，在保障不影响交通运行及对环境的危害较小的条件下，不仅缓解了我国城市间出行的交通压力，还开发了施工技术的先进性、施工空间领域的突破性。本文结合砂层地质地铁隧道暗挖施工实例，总结并阐述地铁隧道砂层双重管深孔注浆加固施工技术的施工流程与操作要点，以期能够为类似工程施工提供借鉴。
关键词：地铁隧道；砂层双重管；深孔注浆加固工艺；
引言：我国多种多样的地质条件为城市地铁隧道地下空间建设带来一定的困难，且施工作业受制于地层中不良地质体、施工工序衔接不畅、地下管线埋深不明等原因，造成安全事故屡见不鲜。地铁沙层地质暗挖隧道下穿市政管线、通道、过街通道等建构筑物，由于砂层的自稳性较差，施工过程中易出现沉降、坍塌等危及人身、隧道以及附近建构筑物安全的问题。因此，如何提高砂层地质地铁暗挖隧道的支护效果已经成为当今业内研究的重、难点内容。常用的深孔注浆加固施工工艺会带来加固体强度过高等技术难题。对此，在石家庄地铁1号线工程施工过程中，提出了一种双重管深孔注浆加固施工工艺。
1 工程概况
石家庄地铁1号线10标包括“两站一区间”。“两站”为火炬广场站和石家庄东站，“一区间”为火—石区间，该区间自火炬广场站后沿现状长江大道向东敷设至秦岭大街左转，沿秦岭大街向北至石家庄东站。区间由单洞双线（长116.8m顶覆土7.6～10m）向单洞单线（2段双线延米长244m+98.6m，拱顶覆土12.7～15.7m）过渡，线间距从5.1m逐渐增大到15.2m。掌子面全部处在中粗砂、粉细砂层，为全断面砂层施工，施工中出现沉降、塌陷的概率极大。
2 双重管深孔注浆加固施工的原理及特点
2.1 工艺原理
双重管深孔注浆加固施工工艺在实际应用过程中，将钻机的双重中空钻杆作为钻杆和孔内注浆管2种功用，该钻杆直径为42mm，与钻头的直径相同，钻孔过程中采用清水作为循环液。当钻孔达到设计深度后，通过在钻机所采用的双重钻杆中分别注入2种不同的浆液，促使浆液在钻头处充分混合后压入地层中，实现土层加固，控制地层以及施工周边区域地层沉降塌陷效果的同时，保持砂层易可挖性。
2.2 工艺特点
双重管深孔注浆加固施工工艺主要具有以下3个特点：（1）选用水泥、水玻璃为原材料时，既可以控制原材料的使用成本，还可以增强凝胶时间的可控性；（2）工艺中采用的钻杆发挥了钻杆和注浆管的双重作用，缩短了注浆管材拆装时间，提高了施工效率，缩减了施工成本；相比较传统的深孔注浆设备来说，改良后的注浆设备无论是在使用效果方面，还是在操作灵活性方面，均表现出了更加优异的性能水平；（3）通过水泥浆、水玻璃2种浆液混合的方式加固地层，不仅可以提高砂层的自稳性，避免施工过程中出现地层沉降、周边结构物下沉等问题，还能避免出现传统深孔注浆加固工艺中存在的加固体强度过高的问题，确保砂层的易可挖性，降低施工难度。
3 双重管深孔注浆加固施工工艺操作要点
双重管深孔注浆加固施工工艺主要有以下操作要点：（1）施工准备。
施工前，需要对施工现场的地质水文、管线建构筑物等情况进行调查分析，绘制准确的管线分布图和设计施工图，避免后续施工过程中对既有管线造成破坏和影响。另外，还需要结合工程项目的地质水文等特征，选择合理的注浆方案，以确保注浆效果。（2）止浆墙施工。止浆墙的作用是避免注浆施工过程中土层在混合浆液后受压力影响出现垮塌现象。项目部结合现场情况在掌子面挂设双层6.5mm钢筋网片，并将网片固定在掌子面的钢管锚杆上，在钢筋网片上喷射25cm厚混凝土作为止浆墙。（3）测量定位。为确保工艺的最佳效果，需要在施工前进行钻孔布局和测量定位。根据工程项目的实际情况及设计要求，在初支轮廓线内0.5m处，按照0.4～0.5m的距离进行孔位布置。对止浆墙上需要打孔的位置，在孔位置测量后进行标记。（4）浆液配合比确定。注浆采用的浆液配合比需要结合项目的设计要求和实际情况确定，注浆开始前，先按比例配好原液：配制浆液所采用的原液主要为水泥浆、水玻璃和稀硫酸3种，其中，水泥浆由水泥和水以1∶1质量比混合而成；水玻璃由水玻璃和水以1∶1的体积比混合而成；稀硫酸由浓度为98%的浓硫酸和水以1∶33的体积比稀释而成。由3种原液可以快速配制出工程施工所需的改性水玻璃浆液、水泥-水玻璃浆液（其中改性水玻璃浆液是通过1∶1比例的水玻璃和稀硫酸混合后制成；水泥-水玻璃浆液则是由1∶1比例的水泥浆和水玻璃混合制成）。配比可进行适当调整，以获得最佳配比，确保注浆效果。（5）钻孔。在钻孔前，需要对钻机的倾角进行多方面检测，若发现钻机的倾角超出设计范围，应及时进行调整，然后对钻机进行固定，防止钻机在钻进过程中出现钻孔角度偏离；其次，进行首孔钻进时，钻机需要慢速钻进，以方便工作人员进一步明确土层的实际情况以及土层对钻机钻进过程中造成的影响，合理调整实际钻进过程的钻井角度及速度。在钻进过程中，应采用清水作为循环液，同时钻进过程要注意观察孔壁的返水出渣现象，防止钻进过程中出现抱杆的情况。（6）后退式注浆。当钻孔达到设计深度后，钻机即开始进行后退式注浆。具体如下：1）当钻孔达到设计深度后，即可采用预先配置好的双重浆液进行注浆；2）注浆时，应先注入改性水玻璃浆液，通过流动性对钻孔进行疏通、润滑及封堵，防止在后续注浆过程中出现塌孔、抱杆、溢出等问题；3）改性水玻璃浆液注入完成后，通过分段后退注入的方式进行水泥-水玻璃浆液注浆，在施工过程中，每个分段约为1m，每次注入量需要根据砂层情况进行合理确定，直到整个孔注浆完成为止；4）在钻杆后退注浆过程中，为防止出现浆液凝固、堵塞管路、抱杆等问题，应在后退的同时注入一定量的清水。（7）注浆效果评定。效果评定应做好以下几方面工作：1）明确注浆循环结束标准。注浆前，需要先明确总注入量标准，并加大对施工过程中的检测管理。若在施工过程中发现有单孔注浆量未能达到标准要求，应进行及时补浆，直到超过标准为止。2）注浆效果检测。对于注浆效果的检测将通过抽样钻探的方式进行，即通过钻孔取芯进行注浆质量检测，检测过程中不得利用现有注浆孔，而是需要在注浆范围重新钻孔取出成品进行质量检测。芯样无侧限抗压强度超过0.4MPa代表合格，反之则代表不合格。该项目全断面砂层暗挖过程中经过双重管深孔注浆加固处理，对掌子面进行有效加固，预防了砂层溜坍风险，保证了施工安全；减少了砂层溜坍，缩短了施工周期，提高了施工效率；由于注浆效果可控性强，有效控制了隧道开挖时地面、周边管线等建构筑物的沉降，区段暗挖下穿的多条重要管线、过街通道和下穿的项目部驻地交通道口施工中未发生一次险情和沉降，降低了社会影响。
结语：
综上所述，本文结合石家庄地铁1号线10标段暗挖施工，提出一种双重管深孔注浆加固施工工艺，该技术更适用于地铁暗挖隧道在沙层中的加固，可以保持砂层易可挖性，对砂层进行加固，控制地层以及施工周边区域地层沉降塌陷的效果，所以，该工艺可在类似地铁工程施工中进行推广。
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