袖閥管注漿加固地鐵暗挖車站鄰近橋梁摩擦樁基礎(chǔ)

陳軍

【摘要】袖閥管注漿工藝，廣泛應(yīng)用于城市軌道交通工程。廣州地鐵五號(hào)線西村站暗挖站臺(tái)隧道下穿內(nèi)環(huán)路高架橋摩擦樁橋基，車站地質(zhì)條件復(fù)雜，工程實(shí)施難度極大。本工程的順利實(shí)施，體現(xiàn)了袖閥管注漿加固工藝在地鐵暗挖工程中的應(yīng)用價(jià)值，可推廣應(yīng)用于類似工程。

【關(guān)鍵詞】袖閥管注漿；暗挖隧道；地鐵暗挖車站；高架橋；摩擦樁

1引言

城市軌道交通工程建設(shè)中，受車站站位邊界條件限制，往往需要采用暗挖法施工車站。暗挖車站下穿、旁穿建構(gòu)筑物即為工程實(shí)施的重難點(diǎn)，對(duì)周邊建構(gòu)筑物的保護(hù)措施和影響程度，是本工程順利實(shí)施的關(guān)鍵。

各類既有建（構(gòu)）筑物中，橋梁樁基礎(chǔ)是比較常見(jiàn)的一種，特別是摩擦樁基礎(chǔ)對(duì)地層變形最為敏感，對(duì)設(shè)計(jì)、施工的要求最高，實(shí)施難度最大。因控制不當(dāng)造成摩擦樁沉降過(guò)大甚至破壞橋梁結(jié)構(gòu)的事例時(shí)有發(fā)生，不但造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，而且產(chǎn)生了不良的社會(huì)影響。

2工程概況

2.1車站概況簡(jiǎn)介

西村站為廣州地鐵5號(hào)線第5座車站，預(yù)留遠(yuǎn)期與地鐵8號(hào)線換乘條件，位于環(huán)市西路與西灣路交叉口。車站為分離島布置形式，站廳層采用明挖法、站臺(tái)層及通道采用暗挖法。車站暗挖站臺(tái)隧道橫通道和斜通道均從內(nèi)環(huán)路高架橋的橋基之間穿過(guò)。

2.2隧道與橋基關(guān)系

暗挖隧道斷面尺寸為寬8.6m，高10.5m的多心圓馬蹄形斷面，隧道初支開(kāi)挖外邊距25號(hào)、34號(hào)橋基分別為2.2m和1.8m。隧道與橋基平面、剖面位置關(guān)系如下圖1、圖2所示：

圖1 橋基與隧道平面關(guān)系 圖2 橋基與隧道剖面關(guān)系

2.3工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

西村站位于西增路地質(zhì)風(fēng)化凹槽處，地質(zhì)巖面起伏較大。

車站范圍地層從上到下依次為雜填土層<1>、淤泥質(zhì)層<2>、沖積-洪積砂層<3>、沖積-洪積土層<4>、殘積層土層<5>、全風(fēng)化帶<6>、強(qiáng)風(fēng)化帶<7>、中風(fēng)化帶<8>、微風(fēng)化帶<9>。地下水位為地下約3米。暗挖站臺(tái)隧道和斜通道的洞身范圍主要位于<5-2>硬塑狀粉質(zhì)粘土、<6>全風(fēng)化帶中，隧道拱頂埋深約5.8～16米。

2.4內(nèi)環(huán)路高架橋基礎(chǔ)形式

因車站范圍位于地質(zhì)風(fēng)化凹槽，故內(nèi)環(huán)路高架橋在巖面較高處采用端承樁；巖面較低處采用摩擦樁。其中，25號(hào)橋基為樁徑1.5m的鉆孔灌注樁、34號(hào)橋基為樁徑1.2m的鉆孔灌注樁為摩擦樁樁基；相鄰跨橋墩基礎(chǔ)為端承樁。

3可能引起橋基沉降的主要原因分析

3.1圍巖應(yīng)力釋放

暗挖隧道斷面較大，采用的是CRD工法開(kāi)挖，由于分步開(kāi)挖，造成初支鋼架封閉時(shí)間較長(zhǎng)，封閉的不及時(shí)性，加之隧道洞身位于粉質(zhì)粘土層內(nèi)，地質(zhì)相對(duì)較差，故隨著圍巖應(yīng)力的釋放，地層會(huì)產(chǎn)生較大的變形，變形后，橋基摩擦力減小，從而引起高架橋的沉降。

3.2地層失水固結(jié)

隧道開(kāi)挖后，地下水的滲漏，將引起拱頂上方土層的失水固結(jié)，固結(jié)后的土體會(huì)對(duì)橋基摩擦樁產(chǎn)生負(fù)摩阻，從而造成橋基的沉降。

3.3站臺(tái)隧道和斜通道的群洞效應(yīng)

在25號(hào)、34號(hào)橋基附近，先后要施工左線站臺(tái)隧道、西端站臺(tái)橫通道、右線站臺(tái)隧道、斜扶梯通道、站廳橫通道等。暗挖隧道的先后開(kāi)挖，必然導(dǎo)致土層的多次破壞，其作用效果表現(xiàn)為疊加性的群洞效應(yīng)。在群洞效應(yīng)作用下，摩擦樁沉降控制難度非常大。

4加固方案的制定與實(shí)施

4.1加固措施的制定

車站范圍地面交通繁忙，對(duì)橋基的加固只能考慮從隧道內(nèi)加固，袖閥管注漿易于操作，對(duì)場(chǎng)地要求小，工藝成熟簡(jiǎn)單，注漿效果易保證。針對(duì)上述可能引起高架橋橋基沉降的原因和袖閥管的特點(diǎn)，決定對(duì)25號(hào)、34號(hào)橋基采用袖閥管深孔注漿進(jìn)行加固，以控制高架橋沉降，保證施工期間內(nèi)環(huán)路高架橋的安全和正常使用。

袖閥管注漿，是在PVC管上鉆注漿孔作為注漿外管，注漿孔外用橡膠圈包好，注漿時(shí)把兩端都裝有密封橡膠塞的注漿芯管插入袖閥管，漿液在壓力作用下脹開(kāi)橡膠圈進(jìn)入地層，逐次提升或下降芯管可以實(shí)現(xiàn)分段可重復(fù)注漿，詳見(jiàn)圖3、圖4。

袖閥管注漿，主要是由外徑φ50mmPVC外管、注漿內(nèi)管、橡皮套和密封圈等組成，注漿時(shí)漿液在壓力作用下，脹開(kāi)橡膠圈，漿液進(jìn)入加固地層。通過(guò)提升或降低注漿內(nèi)管，可以實(shí)現(xiàn)分段和重復(fù)注漿，詳見(jiàn)圖3、圖4。

4.2工藝流程

（1）鉆孔

鉆孔間距1.2～1.5m，梅花形布置，布孔時(shí)考慮適當(dāng)外插角度，孔位偏差不大于50mm。開(kāi)孔直徑一般為120mm，終孔直徑85mm。鉆孔采用密度為1.25g/cm3的膨潤(rùn)土護(hù)壁，以防止塌孔。

（2）澆筑套殼料

鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，將套殼料壓入孔內(nèi)，置換泥漿。套殼料7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度宜為0.3～0.5MPa，套殼料的配合比（重量比）水：水泥：黏土=2.3：1：1。

（3）插入袖閥管

袖閥管采用直徑50mm、壁厚4mm的PVC管。袖閥管底部安好堵頭封閉，下管過(guò)程中，盡量使其與鉆孔中心對(duì)齊。袖閥管孔口處需用布條包裹，以防雜物進(jìn)入注漿管內(nèi)。

（4）安設(shè)注漿芯管

袖閥管封孔，套殼料達(dá)到一定強(qiáng)度后，將注漿芯管插入袖閥管準(zhǔn)備注漿。注漿芯管采用直徑20mm的鍍鋅鋼管，縱向長(zhǎng)度約2m。施工時(shí)要采取措施，以保證注漿芯管提升、下降順暢。

圖5 工藝流程

4.3注漿參數(shù)

注漿采用水泥～水玻璃雙液漿。水泥漿水灰比為1：1～1.2：1，水泥漿與水玻璃體積比為1：1，注漿壓力初壓0.3～1MPa，穩(wěn)壓1～2MPa，注漿速度10～20L/min，注漿步距0.5m。凝膠時(shí)間2min。

4.4注漿施工

注漿時(shí)采用先周邊、后中間的注漿順序。為防止孔口竄漿，保證注漿質(zhì)量，施工時(shí)采用跳孔注漿的方法。在粉質(zhì)粘土層<5>中，采用較小的壓力進(jìn)行滲透注漿；風(fēng)化巖層及斷層破碎帶中采用較大壓力進(jìn)行劈裂注漿和裂隙充填。

注漿采用水泥～水玻璃漿液。外圍孔注漿量控制以限制注漿量為主；內(nèi)部孔注漿至不進(jìn)漿為止。

4.5質(zhì)量控制與檢驗(yàn)

施工中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工。對(duì)鉆孔布置范圍、終孔深度、袖閥管安裝長(zhǎng)度、注漿孔位、注漿壓力及漿液量應(yīng)做好詳細(xì)記錄，以選取合理的注漿參數(shù)和對(duì)比注漿效果。

現(xiàn)場(chǎng)施工主要采用記錄分析法、鉆孔取芯法、觀察驗(yàn)證法相結(jié)合，通過(guò)綜合分析，對(duì)注漿加固效果進(jìn)行判定。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有薄弱部位時(shí)，應(yīng)根據(jù)情況考慮是否補(bǔ)充注漿。

施工中應(yīng)采用觀察驗(yàn)證、記錄分析、鉆孔取芯等多種方法相結(jié)合，綜合分析注漿效果。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有薄弱部位時(shí)，應(yīng)根據(jù)情況考慮是否補(bǔ)充注漿。

5內(nèi)環(huán)路高架橋橋基沉降量

通過(guò)袖閥管注漿加固橋梁基礎(chǔ)，隧道開(kāi)挖至二襯施工完成，沉降基本穩(wěn)定，且沉降速率隨施工進(jìn)度而減小。25號(hào)橋基累計(jì)沉降13mm；34號(hào)橋基累計(jì)沉降18mm。達(dá)到了注漿加固土體，控制橋基沉降的目的，保證了內(nèi)環(huán)路高架橋的安全和正常使用。

6結(jié)束語(yǔ)

廣州地鐵五號(hào)線西村站采用洞內(nèi)袖閥管深孔注漿，有效的加固了內(nèi)環(huán)路高架橋的摩擦樁橋基。本項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、可操作性強(qiáng)，與樁基托換或地面加固相比，洞內(nèi)袖閥管注漿具有投資少、占地小、對(duì)環(huán)境無(wú)影響、施工靈活、工期短等優(yōu)點(diǎn)。在西村站橋基加固工程的成功應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，可推廣應(yīng)用于類似的城市軌道交通工程。

參考文獻(xiàn)：

[1]范國(guó)文， 王先堂. 暗挖雙連拱隧道穿越淺基礎(chǔ)高層樓群區(qū)施工技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2003，（3）：109-106.

[2]李強(qiáng)， 王明年. 地鐵車站暗挖隧道施工對(duì)既有樁基的影響[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，（5）：735-741.

[3]程驍， 張鳳祥. 土建注漿施工與效果檢測(cè)[M]. 上海： 同濟(jì)大學(xué)出版社， 1998.