CRD法淺埋暗挖小導(dǎo)管超前注漿施工工藝

張?zhí)煺妗∈I(lǐng)　梁誠

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京　100023）

CRD法淺埋暗挖小導(dǎo)管超前注漿施工工藝

張?zhí)煺媸I(lǐng)梁誠

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京100023）

以鄭州地鐵1號(hào)線新鄭州大學(xué)站1、2號(hào)出入口通道暗挖段為工程實(shí)例，著重介紹CRD法淺埋暗挖小導(dǎo)管超前注漿施工工藝，并給出CRD法施工要點(diǎn)和技術(shù)措施，目前1、2號(hào)出入口通道已經(jīng)施工結(jié)束，未出現(xiàn)任何工程質(zhì)量問題。因此，在鄭州西區(qū)地層的CRD法淺埋暗挖施工中，小導(dǎo)管代替管棚能夠滿足工程要求。該研究成果可為鄭州市地鐵后續(xù)工程和全國類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考。

CRD法；淺埋暗挖；小導(dǎo)管；施工工藝

隨著城市軌道交通建設(shè)的高速發(fā)展，地鐵施工各種工法被進(jìn)一步完善，淺埋暗挖法因其靈活多變、無須大型機(jī)械設(shè)備配合、不干擾地面交通和附近建筑物等優(yōu)點(diǎn)，在城市地鐵施工中被廣泛應(yīng)用。但由于城市地鐵埋深較淺、地面建筑物密集、地下管線復(fù)雜、地質(zhì)情況多變等特點(diǎn)，在地鐵隧道施工中經(jīng)常出現(xiàn)坍塌和地面沉降等事故，為盡量保證隧道施工安全、穩(wěn)定，不破壞周邊建筑物、管線以及控制地面沉降，在淺埋暗挖施工中采取輔助工法來加固地層保證安全［1］。

目前，可應(yīng)用于淺埋暗挖隧道中的超前加固種類較多，如水平旋噴樁、大管棚、超前小導(dǎo)管注漿、凍結(jié)法等［2］。其中，超前小導(dǎo)管注漿輔助工法操作工藝簡便，在軟弱地層加固中得到了廣泛應(yīng)用［3，4］。鄭州城市建設(shè)較晚，建設(shè)強(qiáng)度較高，目前在建3條線，地鐵施工主要采用常規(guī)方法：車站基坑采用排樁（地下連續(xù)墻）+內(nèi)支撐，區(qū)間隧道采用盾構(gòu)，出入口通道主要采用淺埋暗挖。鄭州地層條件較好，多個(gè)出入口淺埋暗挖通道采用超前小導(dǎo)管代替大管棚，但目前關(guān)于鄭州地鐵淺埋暗挖法施工風(fēng)險(xiǎn)的研究報(bào)道較少。本文以鄭州地鐵1號(hào)線新鄭州大學(xué)站1、2號(hào)出入口為工程實(shí)例，給出了小導(dǎo)管超前注漿施工工藝。

1　施工工藝

新鄭州大學(xué)站1、2號(hào)出入口淺埋暗挖通道的施工工藝如下：測量放線→截樁→設(shè)置馬頭門加強(qiáng)環(huán)→打設(shè)超前小導(dǎo)管→超前注漿→開挖隧道土方→安裝鋼鋼架→焊接縱向連接筋→掛鋼筋網(wǎng)→噴射砼→拆除臨時(shí)中隔壁→防水施工→二襯施工→二襯背后注漿→一直向前循環(huán)。

1.1馬頭門施工

1、2號(hào)出入口需從明挖段南側(cè)圍護(hù)樁上開馬頭門進(jìn)入暗挖施工。截樁與馬頭門施工密切配合，確保施工安全。斷面初期支護(hù)的拱架位置連續(xù)布置三榀型鋼鋼架。截樁施工時(shí)，采取破二跳二，全斷面破除原則，具體施工方法如下。

1.1.1測量放線。在樁墻相應(yīng)位置放線，劃出馬頭門準(zhǔn)確輪廓及準(zhǔn)備剔鑿范圍。由拱頂分中，將需要破除的灌注樁編號(hào)，需破除灌注樁6根，分二步進(jìn)行。鑿除灌注樁砼，切除樁部分主筋，鋼筋的切除以即可將加強(qiáng)環(huán)的三榀鋼架分段穿入，又盡可能多地保留樁主筋為宜。

1.1.2加強(qiáng)環(huán)鋼架施工。加強(qiáng)環(huán)鋼架為兩樁間距并留搭接長度，不設(shè)節(jié)點(diǎn)板。安裝時(shí)隨開挖剔鑿段跳放。先在開鑿段內(nèi)側(cè)放入一榀加強(qiáng)環(huán)鋼架，焊接完畢后再于同一開鑿段外側(cè)放入另一榀加強(qiáng)環(huán)鋼架，三榀鋼架橫向并排，然后焊牢。鋼架安裝就位，縱向土體內(nèi)打入雙排連接筋，底部掛網(wǎng)，連接筋與鋼架、樁主筋焊實(shí)，保證樁、環(huán)與未來的初襯結(jié)構(gòu)連接牢固，形成整體。

1.1.3噴射砼。鋼架安裝完畢后用加氣磚填充兩端部分空間，以保證噴射砼后露出鋼架接頭，方便下步銜接，準(zhǔn)備工作完成，噴射砼，將開槽部分噴滿。各段鋼架安裝及砼噴射完畢后，形成一定完整加強(qiáng)拱。拱部施工完畢，繼續(xù)開鑿兩側(cè)墻及中隔壁，臨時(shí)仰拱處。側(cè)墻與中隔墻可一次完成，臨時(shí)仰拱做法與拱部相同。鑿樁完畢后，側(cè)墻處置入加強(qiáng)環(huán)鋼架，第一、二、三道臨時(shí)仰拱與中隔壁處放置初襯鋼架，網(wǎng)噴射砼。至此完成第一臺(tái)階部分鋼架閉合，拱部加強(qiáng)環(huán)落地生根。

圖1　小導(dǎo)管加工圖

1.2地層超前支護(hù)及加固

暗挖出入口通道初支結(jié)構(gòu)采用超前小導(dǎo)管注漿加固土層，以保證施工過程中地層的安全穩(wěn)定，控制施工引起的地表沉降；安裝型鋼鋼架并噴射C25砼形成初支結(jié)構(gòu)。由于過主路、埋深淺、管線距拱頂近，施工中需加強(qiáng)注漿參數(shù)。小導(dǎo)管注漿依照“注漿一段，開挖一段，環(huán)環(huán)推進(jìn)，步步為營”的原則施工。隧道開挖前拱部及側(cè)壁采用φ42× 3mm的雙層超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前注漿加固地層，導(dǎo)管長度4m，每三榀一打，外插角5°～15°/30°，環(huán)向間距300mm。

1.2.1小導(dǎo)管的制作。小導(dǎo)管選用Φ42×3mm的普通鋼花管，長度4m。導(dǎo)管前端做成尖錐形封閉，在距頭部1.0m以下每隔15cm，交叉鉆Φ8mm的孔（見圖1）。

1.2.2鉆孔、插管。鋼架架立后在鋼架上方鉆孔，用YT-28風(fēng)鉆鉆孔。導(dǎo)管沿開挖輪廓環(huán)向間距300mm，外插角5°～15°/30°，小導(dǎo)管外露20cm以便安設(shè)注漿管路。

成孔后用自制35風(fēng)管吹（清）孔，清孔后插入小導(dǎo)管，如插入困難，可用帶沖擊的YT-28風(fēng)鉆頂入，施工中保護(hù)鋼管尾部不被損壞，以便與高壓注漿管連接。導(dǎo)管插入長度不小于管長的90%，尾端和鋼架主筋焊接牢固。

1.2.3導(dǎo)管周圍封閉。排管完成后，噴射混凝土封閉支護(hù)。為堵塞孔壁與導(dǎo)管之間空隙，防止?jié){液泄漏，前方工作面在管附近和支護(hù)一起噴8～10cm厚混凝土或在孔隙處用速凝水泥封堵，封閉管口后連接注漿管路注漿。

1.2.4注漿施工。注漿施工工藝圖見圖2，施工流程見圖3。

圖2　注漿施工工藝圖

圖3　注漿管注漿施工流程

1.2.5注漿參數(shù)。注漿材料為水泥——水玻璃雙液漿；注漿擴(kuò)散半徑0.3m；注漿速度30～50L/min；凝結(jié)時(shí)間15～20min；注漿壓力：0.5～1.0MPa；水泥漿水灰比（重量比）0.8∶1.0～1.5∶1.0，水泥漿水玻璃比（體積比）1.0∶0.4～1.0∶0.8或根據(jù)現(xiàn)場情況確定。

1.2.6注漿量計(jì)算。單根小導(dǎo)管注漿量計(jì)算公式如下［5］：

式（1）中：R為擴(kuò)散半徑，取0.3m；L為注漿管長度，取4.0m；n為孔隙率，取0.3；α為注漿系數(shù)（α=0.7～0.9），取0.85；β為漿液損耗系數(shù)（β=1.1～1.4），取1.2。

經(jīng)計(jì)算Q=0.346m3，沿環(huán)向共布置122根小導(dǎo)管，則每延米注漿量122Q/1.5=28.14m3。

1.2.7配制漿液。①水泥漿的配制根據(jù)預(yù)配制水泥漿的體積，按水灰比計(jì)算出所需的水泥、水的用量。施工中宜采用水灰比為W∶MC=1∶1。根據(jù)用量，首先在容器中加入水和水泥，強(qiáng)力攪拌，混合均勻。②水玻璃漿的配制在濃水玻璃中加入水，邊加水邊攪拌，邊用玻美計(jì)測試其濃度，到達(dá)所需要的稀釋濃度為止。施工中宜采用水玻璃濃度為30～40Be’。

1.2.8注漿作業(yè)。注漿管全部布設(shè)完成后，檢查密封情況，就緒后開始注漿。進(jìn)漿速度一般每根導(dǎo)管控制在30L/min以內(nèi)。稠度控制在18±2s，據(jù)此計(jì)算單孔注漿量，定量注漿。注漿壓力由小到大，從開始0MPa升至終止壓力1MPa，然后穩(wěn)壓至60s，即可停止注漿，穩(wěn)壓壓力為0.5～0.6MPa。為防止?jié){液外漏，注漿后導(dǎo)管立即用棉紗封堵。注漿后清洗注漿管路，進(jìn)入下一循環(huán)開挖施工。

1.2.9管線周圍注漿措施。暗挖通道開挖前準(zhǔn)確勘查通道上方管線的位置及高程，把管線位置繪制到圖紙中，在圖紙上定位管線周圍小導(dǎo)管打設(shè)的角度。通道開挖至管線附近時(shí)，按照?qǐng)D紙上標(biāo)注的小導(dǎo)管打設(shè)的角度準(zhǔn)確打設(shè)小導(dǎo)管。

管線周圍土體孔隙率較大，小導(dǎo)管注漿時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況合理適當(dāng)調(diào)整漿液的比重，延長注漿的時(shí)間，增加注漿量。待管線周圍漿液充分凝結(jié)后再開始開挖。

2　土方開挖技術(shù)方案

出入口暗挖部分?jǐn)嗝鏋楣绊斨眽π问?，采用CRD法開挖，每循環(huán)進(jìn)尺0.5m。土方采用人工挖掘，小推車運(yùn)輸，汽車吊吊裝出土，施工現(xiàn)場根據(jù)需要在中隔板留設(shè)下土孔洞，以便于上導(dǎo)洞掌子面出土。

2.1拱頂直墻結(jié)構(gòu)斷面CRD法開挖

拱頂直墻斷面開挖分4個(gè)洞室分別依次進(jìn)行開挖，洞室間設(shè)中隔壁、中隔板。開挖順序?yàn)?號(hào)導(dǎo)洞→2號(hào)導(dǎo)洞→3號(hào)導(dǎo)洞→4號(hào)導(dǎo)洞，每導(dǎo)洞斷面縱向錯(cuò)開距離不小于5m（見圖4）。

2.1.1上部導(dǎo)洞開挖。注漿加固后采用環(huán)行核心土法開挖，首先開挖拱頂及中隔壁上半部分土方，留核心土，噴射砼形成臨時(shí)支護(hù)，在迅速開挖側(cè)墻及中隔壁位置土方，核心土的高1.5m左右，長1～1.5m，兩側(cè)距開挖面留夠作業(yè)空間0.8m左右，可根據(jù)周邊作業(yè)空間需要適當(dāng)調(diào)整，安裝拱架后噴射砼，最后開挖核心土，安裝臨時(shí)仰拱，噴射砼粉筆成環(huán)。掌子面留1∶0.3～1∶0.2坡度。臨時(shí)仰拱架設(shè)落后拱頂鋼架2～3榀。

2.1.2下部導(dǎo)洞開挖。下導(dǎo)洞開挖斷面落后同側(cè)上導(dǎo)洞開挖面不小于5m。掌子面留1/4～1/6坡度。

圖4　開挖步序圖

2.2CRD法施工要點(diǎn)及技術(shù)措施

①隧道開挖外輪廓線充分考慮施工誤差、預(yù)留變形和超挖等因素的影響，注意控制通道的開挖中線和水平，確保開挖斷面圓順，鋼鋼架安裝位置正確。②加強(qiáng)量測監(jiān)控，做好信息反饋，及時(shí)調(diào)整施工方法。③通道開挖前備好搶險(xiǎn)物資，并在現(xiàn)場堆碼整齊，專料專用。④開挖過程中，上半斷面采用環(huán)形開挖，保留核心土；下半斷面開挖時(shí)，邊墻采用單側(cè)或雙側(cè)交錯(cuò)開挖，仰拱盡快開挖及時(shí)施作支護(hù)，盡快形成全斷面封閉，以控制圍巖變形。⑤因?yàn)镃RD法工序較多，工序轉(zhuǎn)換使得結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，為保證拆除臨時(shí)鋼架時(shí)的安全，必須保證各部鋼架之間的連接質(zhì)量。⑥施工中不得欠挖，對(duì)意外出現(xiàn)的超挖或塌方采用噴砼回填密實(shí)，并及時(shí)進(jìn)行背后回填注漿。⑦對(duì)將要停工時(shí)間較長的開挖作業(yè)面，不論地層好壞均施作網(wǎng)噴混凝土封閉。⑧開挖過程中必須加強(qiáng)監(jiān)控量測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腳和邊墻位移速率值超過設(shè)計(jì)允許值或出現(xiàn)突變時(shí)，及時(shí)施作臨時(shí)支撐或仰拱，形成封閉環(huán)，控制位移和變形。

3　結(jié)論

以鄭州地鐵1號(hào)線新鄭州大學(xué)站1、2號(hào)出入口通道為工程實(shí)例，著重介紹了CRD法淺埋暗挖小導(dǎo)管超前注漿施工工藝，并給出了CRD法淺埋暗挖施工要點(diǎn)和技術(shù)措施，工程經(jīng)驗(yàn)表明，在鄭州西區(qū)地層的CRD法淺埋暗挖施工中，小導(dǎo)管代替大管棚能夠滿足工程要求。

［1］姚偉振.超前小導(dǎo)管注漿技術(shù)在淺埋暗挖法隧道施工中的應(yīng)用［J］.國防交通工程與技術(shù)，2015（s1）：131-132.

［2］侯學(xué)淵，錢達(dá)仁.軟土工程施工新技術(shù)［M］.合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［3］張民慶.廣州地鐵楊體區(qū)間飽和含水砂層施工［J］.世界隧道，1998（6）：53-56.

［4］王建平，張富強(qiáng).小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)技術(shù)在城市淺埋暗挖隧道的應(yīng)用［J］.河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（1）：55-57.

［5］JTGF60-2009.公路隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］.

Advance Grouting Construction Technology of Shallow Underground Excavation Small Pipe by CRD Method

Zhang TianzhenShi LingLiang Cheng
（China Railway 16th Bureau Group Corporation Ltd.，Beijing 100023）

The 1stand 2ndaccess passages in new Zhengzhou University station of No.1 subway line of Zhengzhou City were taken as engineering examples，the entrance channel excavation as an engineering example，the construc?tion technology of small pipe grouting used in CRD shallow buried excavation method was introduced in detail，and the construction and technical measures for CRD shallow buried excavation method were also pointed out，the 1stand 2ndaccess passages were finished and no quality questions were found.So pipe grouting construction can be used to take place of large pipe shed in West Zhengzhou and can meet with the engineering requirements.Related research results in this paper can provide reference for the design and construction of Zhengzhou Metro follow-up project and national similar projects.

CRD method；shallow buried excavation；small pipe grouting；construction technology

U45

A

1003-5168（2016）08-0090-03

2016-07-07

河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（162102210019）。

張?zhí)煺妫?984-），男，工程師，研究方向：盾構(gòu)工程。