大連地鐵體南區(qū)間軟弱圍巖施工

王亮

摘要：本文以大連地鐵216標(biāo)段穿越DK34+570～DK34+590段軟弱圍巖段及暗渠段施工技術(shù)措施，總結(jié)軟弱圍巖的施工技術(shù)措施，結(jié)合工程實(shí)例主要介紹超前預(yù)注漿及超前支護(hù)施工工藝。

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖；技術(shù)措施；預(yù)注漿；超前支護(hù)

地鐵開挖過程中常遇地質(zhì)圍巖較差，掌子面不能自穩(wěn)，出現(xiàn)掌子面坍塌，掉頂，淺埋地段容易出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響施工安全及施工質(zhì)量。目前處理此類圍巖通常先采用預(yù)注漿加固前方圍巖，加固完成后加強(qiáng)超前支護(hù)措施后進(jìn)行隧道開挖。

1 工程概況

大連地鐵216標(biāo)段穿越DK34+570～DK34+640段，地表鉆孔揭示該處巖體極其破碎，圍巖大多為強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，在開挖過程中逼近此段過程中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況逐漸變差，圍巖不穩(wěn)定。另外此處區(qū)域需要穿越2條寬度3米混凝土暗渠，埋深較深，距拱頂僅6米。結(jié)合以上情況報(bào)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。最終確定采用超前預(yù)注漿加固和超前管棚進(jìn)行預(yù)加固。

2 施工處理技術(shù)措施

2.1 處理方案

此段進(jìn)行超前預(yù)注漿加固，注漿范圍為開挖輪廓線外 5m。 在 DK34+568 里程處施作厚 1mC20 混凝土止?jié){墻，止?jié){墻與洞壁間設(shè)置錨管連接，錨管 4m，外露長(zhǎng)度 1m，環(huán)向間距 1.2m，單層布置。施工止?jié){墻過程中于前方拋填適量砂袋，并于止?jié){墻上預(yù)留φ108 孔口管。待止?jié){墻施作完成后，利用預(yù)留孔口管施作鋼花管注漿加固前方充填物及巖體，一次循環(huán)注漿長(zhǎng)度為 20m。在確認(rèn)注漿效果后，拆除止?jié){墻，施作超前預(yù)支護(hù)。達(dá)到預(yù)注漿加固效果后進(jìn)行開挖，開挖采用二臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法開挖，洞身中臺(tái)階須封閉成環(huán)，開挖時(shí)分臺(tái)階逐榀開挖，及時(shí)支護(hù)，施工中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，當(dāng)拱頂位移量累計(jì)達(dá)到 2cm 時(shí)，上臺(tái)階應(yīng)增設(shè)臨時(shí)仰拱及時(shí)封閉。超前預(yù)支護(hù)采用φ89 超前管棚，環(huán)向?yàn)楣安糠秶?，間距 40cm，管棚長(zhǎng)度 9m，縱向間距 6m，管內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，以提高管棚的剛度。

2.2 超前預(yù)注漿加固施工工藝

2.2.1 施工工藝

DK34+570～DK34+590段，注漿范圍為開挖輪廓線外 5m。于 D34K34+568 里程處施作厚 1mC20 混凝土止?jié){墻，止?jié){墻與洞壁間設(shè)置φ42 錨管連接，錨管 5m，外露長(zhǎng)度 0.5m，環(huán)向間距1.2m，單層布置。施工止?jié){墻過程中于前方拋填適量砂袋，并于止?jié){墻上預(yù)留φ108 孔口管，并進(jìn)行編號(hào)。

2.2.2 注漿參數(shù)

1）單孔有效擴(kuò)散半徑 2.0m，終孔間距不大于 3.0m。鉆孔孔徑φ108。

2）注漿范圍為隧道開挖輪廓線外 5m。

3）注漿終壓為 1.5～2MPa。注漿前應(yīng)進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)，據(jù)此修正注漿參數(shù)。

2.3 超前支護(hù)施工工藝

2.3.1 施工工藝

1）施工順序

在注漿完成驗(yàn)收合格后進(jìn)行管棚施工。

φ89 超前中管棚施工程序?yàn)椋簻y(cè)量→搭鉆孔平臺(tái)安裝鉆機(jī)→鉆孔、清孔驗(yàn)孔→安裝管棚鋼管→

注漿。

2）施工方法

① 管棚加工

鋼管直徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，管棚鋼管為熱軋無縫鋼管，外徑 89mm，壁厚 6mm，單根長(zhǎng) 25m。

管棚的外插角一般為 1°～3°。第一節(jié)鋼管前端要加工成尖錐狀，以利導(dǎo)向插入。（大管棚導(dǎo)管結(jié)構(gòu)圖見下圖 2）導(dǎo)管上設(shè)注漿孔，按 15cm 間距梅花形交錯(cuò)設(shè)置，孔徑 12mm，孔間距為 15cm，呈梅花型布置，以利排氣和出漿，導(dǎo)管尾部 1m 不鉆孔，作為止?jié){段。管棚中間鋼管連接采用 υ76 鋼管連接，υ76 鋼管每處連接長(zhǎng)度處不得低于 50cm。管棚注漿采用雙管注漿，管口焊接兩根 υ20 鋼管，一根管口朝上作為排氣管，一根作為注漿管，兩根鋼管均需安裝止?jié){開關(guān)。為便于現(xiàn)場(chǎng)施工，管棚單節(jié)長(zhǎng)度為 3m。

② 孔平臺(tái)搭設(shè)

鉆機(jī)平臺(tái)在預(yù)留碴土上搭設(shè)，搭設(shè)平臺(tái)應(yīng)一次性搭好，鉆孔由高孔位向低孔位進(jìn)行。平臺(tái)要支撐于穩(wěn)固的地基上，腳手架連接要牢固、穩(wěn)定，防止在施鉆時(shí)鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻下沉、擺動(dòng)、位移而影響鉆孔質(zhì)量。鉆機(jī)定位：鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機(jī)位置。用全站儀、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

③ 鉆孔

鉆機(jī)定位后方可進(jìn)行鉆孔。在開挖工作面處安設(shè)受力拱架，并在其上正確標(biāo)明管棚位置；及時(shí)頂管作業(yè)，防止塌孔影響頂管作業(yè)。鋼管未到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度而無法頂進(jìn)時(shí)，視頂進(jìn)長(zhǎng)度作拔管清孔。

④ 清孔驗(yàn)孔

采用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭進(jìn)行反復(fù)掃孔，清除浮渣，確保孔徑、孔深符合要求，防止堵孔。鉆孔完成后采用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。清孔完成后采用全站儀檢測(cè)孔深、傾角、外插角。

⑤ 安裝管棚鋼管

棚管頂進(jìn)采用鉆機(jī)在人工配合下頂進(jìn)鋼管。接長(zhǎng)鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于 50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開 1m。

⑥ 注漿

進(jìn)行長(zhǎng)管棚注漿時(shí)，對(duì)注漿地段的巖性，涌水量、涌水壓力、水溫、涌水的化學(xué)特征進(jìn)行認(rèn)真研究，據(jù)此確定注漿參數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)確定注漿終壓。以便漿液能夠充分?jǐn)U散，從而達(dá)到堵水和加固危巖的作用。注漿采取一次性注漿。水泥漿液攪拌在拌和機(jī)內(nèi)進(jìn)行，嚴(yán)格按照施工配合比投料，放入的同時(shí)一并加入緩凝劑，待水量加足后繼續(xù)攪拌 1min，再將水泥投入，繼續(xù)攪拌時(shí)間不小于 1min。并于注漿過程中不停的攪拌。水泥攪拌嚴(yán)防水泥包裝紙及其他雜物混入，拌好的漿液進(jìn)入注漿機(jī)前應(yīng)進(jìn)行過濾，未經(jīng)過濾的漿液不允許入泵。注漿時(shí)要考慮注漿擴(kuò)散半徑，凝結(jié)時(shí)間要進(jìn)行確定，然后再進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)試。

2.3.2 管棚參數(shù)

① 導(dǎo)管規(guī)格：熱軋無縫鋼管及鋼花管，外徑 89mm，壁厚 6mm；

② 管距：環(huán)向間距 40cm，單根長(zhǎng) 25m；

③ 傾角：可根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整，范圍在 1°～3°；

④ 注漿材料：水泥漿；

⑤ 設(shè)置范圍：拱部 120°范圍，每環(huán) 38 根；

3 結(jié)語

軟弱圍巖隧道施工中采用有效的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)手段（TSP、地質(zhì)雷達(dá)、超前水平探孔、加深炮孔等）準(zhǔn)確預(yù)報(bào)前方地質(zhì)情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)前方圍巖軟弱，開挖后可能不能自穩(wěn)時(shí)，采取超前預(yù)注漿加固措施和超前支護(hù)措施進(jìn)行預(yù)加固，達(dá)到穩(wěn)定前方圍巖的目的。達(dá)到加固效果，在前方圍巖穩(wěn)定后進(jìn)行掌子面開挖，確保施工安全和施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]大連地鐵216標(biāo)段體南區(qū)間穿越DK34+570～DK34+590專項(xiàng)施工方案

（作者單位：大連地鐵建設(shè)有限公司，作者身份證號(hào)碼：21122419711120051X）