邵石磊 刘恩 郭婷 成龙 姚莉 吴旭辉 潘卫东
郑州地铁集团有限公司运营分公司 河南郑州450000
摘 要：近年来，部分施工或运营地铁隧道结构由于受周边环境影响产生了管片不同程度的变形，通常采用隧内外微扰动注浆的施工工艺来确保隧道结构的安全。郑州市博学路站至市体育中心站区间盾构隧道管片结构受宝能项目基坑开挖施工的影响，出现环间错台、横向持续收敛及纵向沉降等问题。通过采用地面双液微扰动注浆工法并结合一定的施工措施，在地铁运营过程中对1号线隧道结构两侧受扰动土体进行加固，一定程度上不仅提高了隧道结构抗变形能力，同时也改善了隧道收敛变形情况，从而满足隧道的结构耐久性及地铁的正常运营。
关键词：外部施工；横向收敛；微扰动注浆；回弹；
1 工程背景
拟建宝能悦天商业中心工程，场地位于郑州市博学路与动力北路交叉口东南角，拟建建筑约高310.0m，共61层。根据设计单位及施工单位提供资料，基坑开挖深度为20.60m。基坑一侧为运营中的轨道交通1号线区间段，隧道右线结距离该工程支护桩外侧水平净距约14.22m，受基坑开挖施工影响，对应的地铁隧道区域水平径向收敛变形持续增大，针对这一问题，通过采用双液微扰动工法，在地铁运营期间，对隧道结构上方及两侧进行微扰动注浆，一定程度上增加隧道侧向土体强度和侧向抗力，同时也提高了隧道结构抗收敛变形能力，有效保证隧道结构的稳定。
2 微扰动注浆施工工艺
2.1 设计原则
由于本工程土质条件、管片拼装形式与其他地区有很多的差异，同时该区域管片受多处外部施工影响，管片自身结构特性均遭受不同程度损伤，故本项目施工的施工参数通过试验孔注浆过程中监测数据的实时变化情况结合隧道内人工巡视的结果，及时调整相关的注浆参数，秉着重复、均匀、少量、多点、多次的施工原则施工，以保证施工质量[1]。
2.2 微扰动注浆施工原理
2.2.1 微扰动注浆施工工艺流程
单孔工艺如下 ：
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图2-1 微扰动注浆施工工艺流程图
2.2.2 放样
微扰动注浆孔位放样主要采用GNSS-RTK工作方式，利用RTK方式进行放样时，放样前先检查控制点坐标，与控制点原坐标较差小于4cm时可进行碎部点放样。放样完成后在软土地采用长40～50cm的木桩打入，在坚实地面用道钉打入，并在适当位置标注里程或环号或点号等。
放样完成后应断开GNSS设备后重新连接，并对已知平面控制点进行检测，检测点位较差应小于4cm。
对于有遮挡或接收信号较弱位置则采用全站仪进行放样，具体方法为：每测站由一个控制点作定向，并检测另一控制点的三维坐标校核；测站结束前必须检测控制点进行三维坐标重合差的检查（重合差应小于4cm）；碎部点视距长不得超过150m。
2.2.3 钻取导孔
根据图纸及现场定位坐标情况，确定打孔位置，进而确定注浆深度H后，即可采用阿特拉斯钻机钻取注浆导孔，具体方法为：
（1）操作阿特拉斯行驶至指定位置，直立桅杆将钻头与孔位对准，钻头中心与孔位样点较差应小于5cm；
（2）采用水平尺进行垂直度校准，将水平尺直立贴边置于桅杆侧面，左右调节桅杆，使水平尺铅锤测量水准泡居中，再将水平尺水平旋转90°直立贴边置于桅杆前面或背面，前后调节桅杆，同样使水平尺铅锤测量水准泡居中，重复前述步骤直至桅杆各面观察到的水平尺铅锤测量水准泡均居中；
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图2-2 水平尺垂直度校准示意图
（3）采用阿特拉斯钻机钻取导孔时应根据监测单位提供的隧道埋深严格控制钻孔深度，导孔底部与隧道外顶的垂直距离应大于2m，防止高压气体扰动隧道周边土体，同时导孔深度（x）应按照公式x=4+3n杆（单位：m，n杆为阿特拉斯钻杆数量）确定，以便于施工及控制导孔深度；
2.2.4 打设注浆管
（1）根据每孔注浆深度H确定该孔注浆芯管数量n=H-0.1/h（进位取整），可得本次注浆芯管的数量n（注浆芯管的尺寸为外径32mm，去除接头部分每根长m，如使用的注浆芯管不是上述标准尺寸则需根据实际尺寸相应调整）；
（2）将连接好注浆前端装置的注浆芯管插入导孔，并逐根连接注浆芯管直至将注浆前端装置插入导孔底部土层；
（3）使用平板振动器将剩余注浆芯管按照设计图纸要求逐根打进土层；
（4）用卷尺测量地面以上剩余注浆芯管长度h通过反算得出的实际下管深度与理论注浆深度误差应控制在0.2m以内，即|h-(n*h芯+0.1-H)≤0.2|。
2.2.5连接注浆管路
（1）通过注浆管路将拌浆系统（水玻璃储存桶）、注浆泵、流量仪、混合器与注浆芯管等连接；
（2）打开回流，泵送清水检查管路是否通畅。
2.2.6配制浆液
（1）用拌浆系统按水灰比0.7～1.0拌制水泥浆，由于双液浆初凝时间受水灰比及温度影响较大，故冬季施工时（气温低于10℃）水灰比应较小一些，宜为0.7～0.8，夏季施工时（气温高于30℃）水灰比应较大一些，宜为0.9～1.0，且应结合实际施工前的小样确定合适的水灰比；
（2）当场地条件允许时，拌浆系统应优先选用轻型自动拌浆系统，当场地条件有限或无处排放废浆时，可使用拌浆桶（自制）拌制水泥浆。
2.2.7注浆、拔管
（1）采用双泵双液注浆方法进行“微扰动”注浆，利用拔管器（自制）或振管机（自制）缓慢连续均匀的边注浆边拔管；
（2）结合现场实际情况及国内经验，拔管速度一般控制在10cm/min，适当情况下可根据隧道内监测数据调节拔管速度；
（3）每完成1m注浆时，需迅速拆除注浆最上部的一根注浆芯管，待拆除完毕后方可进行注浆，目的是防止堵管。
2.2.8单孔注浆完成
（1）单孔注浆原则上应满足设计要求，一般情况下在满足注浆条件时，应及时打开回流装置，停止当前单孔注浆；
（2）待一段时间后（约10~20分钟），将混合器拆除，并利用自制的拔管器将剩余注浆芯管逐根拔除，单孔注浆完成。
3监测方法及要求
3.1监测方法
为确保地铁结构的安全运营，针对该区间固有的特性，注浆期间隧道结构各项监测实行全天24h不间断监测，临近基坑侧下行线监测区域为1233环～1253环，上行线监测区域为1226环～1242环。在隧道外侧地面双液微扰动注浆处理期间，上下行线每隔2环在区间隧道管片的中腰位置各布设1 组横向收敛监测点，编号分别为左DM01～左DM09、右DM01～DM11，共计20组。采用固定激光测距仪自动化监测方式对各收敛点实施监测。
3. 2 监测要求
根据专家评审意见及现场施工动态情况，本次对该区域隧道结构横向收敛监测频率设置为1 次/10min，每隔5mm布置一个监测点。 本次根据专家意见，单次注浆加固引起隧道收敛值达到3mm，因注浆加固引起隧道累计收敛变化量达到10mm。
4.注浆效果分析
本项目按照专家评审最终意见，采取对地铁隧道上方土体进行微扰动注浆施工，该工期先后持续3个月，从施工前后数据对比进行分析，注浆完成后，相比较注浆前监测数据情况，注浆对应的监测点收敛持续增大，在注浆刚刚完成后，对应的各个监测点收敛变化量相比注浆期间来讲有所回弹，最大的收敛变化量为 －12mm( 1241环) 。目前在制定的注浆施工范围内，该区域隧道管片收敛值得到明显好转，相对专家评审的制定的收敛变形量均达到报警值以下。本次注浆既保证了地铁的安全运营，同时保障了基坑开挖的顺利进行。
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图4-1 受影响区域左右线收敛数据变化示意图
5结论
伴随着郑州地铁及国家地下工程的快速发展，目前如何应对地上工程对地铁隧道能否安全运营已是问题的重中之重。当前结合外部基坑开挖的施工特性，针对在地铁运营期间不间断的情况下，采用微扰动注浆处理后得出以下结论:
( 1) 结合本工程实际情况，针对受影响区域，通过地面微扰动注浆，施工设备简单，工艺简便高效，注浆压力小，在一定程度上改善了地铁隧道周围基坑的土层，同时也改变了周围地层的应力，有效的加固了地铁隧道周边的地层，使隧道收敛变形情况得到明显的改善[2]。
（2）本工程对隧道收敛的监测采取了自动化设备，在整个注浆过程中，根据监测数据情况，实时调整注浆速率，有效的保证了浆液在隧道结构周围土体的平衡性，进而有效指导了施工，保证了地铁不间断运营。
参考文献：
[1]杨明槐.钻孔注浆施工技术及效果分析.石家庄铁道学院学报，2004，17( S1) : 81 ～ 84
[2] 程晓，张凤祥.土建注浆施工与效果检测.上海: 同济大学出版社，1999