蔡 軍

(北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101)

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砂卵石地層中深孔注漿防塌控沉效果實(shí)踐

蔡 軍

(北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101)

以北京地鐵某砂卵石地層暗挖區(qū)間為依托，對(duì)比了施工過程中超前小導(dǎo)管、預(yù)留套管打設(shè)超前小導(dǎo)管、深孔注漿三種注漿方式取得的效果，并對(duì)隧道上方地表沉降規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)，指出深孔注漿在該工程中起到了良好的防塌控沉效果。

暗挖隧道，砂卵石地層，深孔注漿，地表沉降

近幾年，是城市軌道交通大發(fā)展的年代，全國有47個(gè)城市正在修建或者籌建地鐵建設(shè)。地鐵暗挖施工中，遇到松散的砂層、卵石層，將給工程帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)，在修建時(shí)，常用注漿法加固隧道周圍松散軟弱圍巖，以便減少在施工過程中發(fā)生的地表位移，限制地下水的流動(dòng)，以控制施工現(xiàn)場(chǎng)巖土體位移、塌方等。

如何做好超前注漿加固，防止掌子面坍塌，減小上方地表、管線等沉降，保障工程安全，對(duì)工程的進(jìn)展至關(guān)重要。

1 注漿加固軟弱地層機(jī)理

軟弱地層加固，是注漿的基本目標(biāo)。注漿時(shí)漿液將顆粒間的空隙充滿漿材并使其固結(jié)達(dá)到改良土層性狀的目的，使該土層粘結(jié)力提高。內(nèi)摩擦角值增大，從而使地層粘結(jié)強(qiáng)度及密實(shí)度增加，起到加固作用。一般而言，對(duì)軟弱地層，漿液進(jìn)入地層已經(jīng)包含了滲透、擠密、填充和劈裂[1]等方式，是一種綜合的體現(xiàn)。

2 工程案例

2.1 工程概況

北京地鐵某區(qū)間，其中單線單洞標(biāo)準(zhǔn)斷面，采用臺(tái)階法施工，結(jié)構(gòu)寬6.2 m，高6.5 m；雙線單洞斷面，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，結(jié)構(gòu)寬12.1 m，高9.98 m；結(jié)構(gòu)頂埋深約10 m～12 m。隧道拱頂均位于砂層、卵石地層。

2.2 深孔注漿工藝選擇

目前，在隧道施工中常用的深孔注漿工藝主要包括水平袖閥管注漿，水平二重管注漿和分段前進(jìn)式注漿[2]。

水平袖閥管注漿：在砂卵石地層成孔較困難，易塌孔，不適合砂卵石地層。

水平二重管注漿：二重管注漿可實(shí)現(xiàn)長距離的深孔注漿，遇卵石層可直接打設(shè)穿過，當(dāng)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象時(shí)可進(jìn)行注漿加固，然后重新鉆進(jìn)穿越塌孔段。

分段前進(jìn)式注漿施工：有效防止了塌孔和成孔困難的問題，但其成孔設(shè)備較大，操作靈活性較差，鉆孔時(shí)間增加，綜合成本較高。

根據(jù)不同的深孔注漿工藝特點(diǎn)，本工程中選擇水平二重管注漿。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)注漿防塌實(shí)踐

隧道開挖時(shí)，隧道拱頂?shù)貙虞^松散，穩(wěn)定性差，從經(jīng)濟(jì)、工期及效果方面考慮，本工程前后共采取了3種注漿方式：

1)超前小導(dǎo)管注漿：前期標(biāo)準(zhǔn)段隧道施工過程中采取該措施。由于卵石含量較多，打管對(duì)地層產(chǎn)生超前擾動(dòng)，超前小導(dǎo)管注漿效果不明顯，塌方較多，且影響工程進(jìn)度。

2)預(yù)埋套管，后打設(shè)超前小導(dǎo)管注漿：為減少、防止塌方，現(xiàn)場(chǎng)采取預(yù)埋套管措施。雖然減少了對(duì)地層的擾動(dòng)，取得了一定的效果，但由于套管預(yù)埋后無法挪動(dòng)位置，導(dǎo)致小導(dǎo)管打設(shè)長度及數(shù)量均得不到有效的保證，仍無法有效解決塌方情況。

3)深孔注漿：在頻繁發(fā)生小塌方導(dǎo)致工程進(jìn)度同樣受到影響的情況下，采取深孔注漿措施，效果良好，且在后續(xù)渡線段大斷面(雙側(cè)壁導(dǎo)坑)施工中，取得了較好效果。

2.4 隧道開挖地表沉降變形規(guī)律

本文以雙側(cè)壁導(dǎo)坑法隧道為例，對(duì)其施工過程中的變形規(guī)律進(jìn)行總結(jié)分析。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法分6部開挖，具體開挖順序及現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)圖如圖1,圖2所示。

對(duì)橫通道上方及馬頭門區(qū)域測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：橫通道通過時(shí)沉降約在16.5 mm～18.3 mm。大斷面正線開挖后，橫通道正線上方測(cè)點(diǎn)受影響較小，大斷面馬頭門位置測(cè)點(diǎn)隨各導(dǎo)洞開挖下沉顯著，各斷面均通過后，總沉降量為-31.3 mm。

對(duì)垂直于隧道掘進(jìn)方向測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：大斷面兩側(cè)上導(dǎo)洞通過后，沉降約在6 mm～8 mm；大斷面兩側(cè)下導(dǎo)洞均通過后，沉降約在13 mm～19 mm；大斷面5部均通過后，沉降約在15 mm～24 mm。5部通過后，沉降量已基本趨于平穩(wěn)，6部開挖時(shí)對(duì)沉降影響不大。

對(duì)沿隧道掘進(jìn)方向測(cè)點(diǎn)斷面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：大斷面兩側(cè)上導(dǎo)洞通過后，沉降約在6 mm～8 mm；大斷面兩側(cè)下導(dǎo)洞均通過后，沉降約在13 mm～19 mm；大斷面5部均通過后，沉降約在15 mm～24 mm。

3 結(jié)語

本文對(duì)北京地鐵某區(qū)間的注漿實(shí)踐進(jìn)行了跟蹤并對(duì)上方地表沉降測(cè)點(diǎn)的變形進(jìn)行了全程的監(jiān)測(cè)，通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐分析與對(duì)變形規(guī)律的總結(jié)，得出以下經(jīng)驗(yàn)，供其他類似工程參考：

1)地層松散的砂卵石地層，深孔注漿能有效的加固周圍土體，防止大面積塌方事件的發(fā)生。2)深孔注漿應(yīng)確定合理的漿液配合比，合理的漿液凝固時(shí)間，保證注漿壓力、保證注漿管打設(shè)角度及止?jié){墻厚度，并宜根據(jù)不同的地層采取不同的注漿參數(shù)。3)深孔注漿后，正線開挖測(cè)點(diǎn)的變形量均控制在預(yù)警范圍之內(nèi)。對(duì)于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，上臺(tái)階5部通過后變形基本趨于穩(wěn)定。

[1] 張曉麗.注漿抬升既有地鐵機(jī)理研究[D].北京:北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文，2007.

[2] 王力秀.砂卵石地層深孔注漿加固技術(shù)措施[J].施工技術(shù),2015(1):167-168.

On effect of collapse and settlement prevention of deep hole grouting in sandy cobble stratum

Cai Jun

(BeijingUrbanConstructionExploration&SurveyingDesignResearchInstituteCo.,Ltd,Beijing100101,China)

Based on the underground excavation of some sandy cobble stratum of Beijing Subway, the paper compares the effects of the three grouting means including the advanced small pipes, advanced small pipes reserved drivepipe, and deep hole grouting in the construction, sums up the upper surface settlement of the tunnel, and points out the deep hole grouting has better collage and settlement prevention effect.

underground excavation tunnel, sandy cobble stratum, deep hole grouting, surface grouting

1009-6825(2017)11-0064-02

2017-02-08

蔡 軍(1984- )，男，碩士，工程師

TU744

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