维普资讯 http://www.cqvip.com 第１５卷 增刊 ２００２年８月 石家庄铁道学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＩＪＩＡＺＨＵＡＮＧ ＲＡＩＬＷＡＹ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ Ｖｏ１．１５ Ｓｕｐｐ． Ａｕｇ．２００２ 软流塑地层地铁隧道预支护施工技术 马 军 （中铁第十四工程局集团有限公司隧道分公司 济南 ２５００１４） 【摘要】通过南京地铁鼓一玄区间隧道超前支护施工实例，探讨总结了采用矿山法进行地 铁暗挖施工时，在软流塑淤泥质地层、隧道穿越楼房地段的预支护施工技术。 【关键词】地铁区间隧道 预支护 施工技术 软弱地层 【中图分类号】Ｕ４５９【文献标识码】Ａ 【文章编号］１００６—３２２６（２００２）增一００６６—０３ １ 工程概况 南京地铁鼓一玄区间隧道为双洞单线，采用矿山法施工，单线全长１ ３０１．３９６ｍ，隧道顶部覆土９～ ｌ１．５ｍ，区间隧道通过地段地面上建有３～７层楼房９栋，其基础为条基或筏基，有给水、雨水、污水、电力、 电信等多种管线，区间隧道穿越地层为Ｉ、Ⅱ、Ⅳ类围岩，其中Ｉ类围岩段全长６４８．４ｍ，占区间隧道总长的 ４９．８ ，Ｉ类围岩段地层为软一流塑状粉质粘土层、淤泥质粉质粘土层及硬一软塑状粉质粘土层，该地层 具有高压缩性、高灵敏度、强度低，易产生蠕动现象，开挖后土体自稳能力差，易坍塌，地面沉降难以控制， 施工极为困难。 为确保施工安全和地面房屋、管线和道路行车安全，顺利通过该段地层施工，将需要开挖的土体进行 加固处理，以提高其强度和抗剪切能力，有效控制地表沉降。预支护方案设计为大管棚（花管）加超前小导 管注浆，注浆材料选用ＨＣ—Ｔ浆材，注浆方法为劈裂注浆，以提高地层的稳定性，减少地面沉降；掌子面则 采用硬质ＰＶＣ注浆管进行全断面注浆加固，采用分段注浆，以加固开挖轮廓线以内的软土。 ２大管棚施工工艺 ２．１开挖管棚工作室 （１）管棚工作室长６ｍ，跨度约为８ｍ，在软弱围岩中开挖，必须及时施作初期支护。为便于架设钻机，安 设钢管，工作室应挖至区间隧道开挖轮廓线以外０．８ｍ。 （２）导向管是控制成孔方向使之不偏斜的主要手段，导向管长度不小于２．Ｏｍ，采用 １２７ｍｍ无缝钢 管加工，经精确测量后焊接在钢拱架上并喷混凝土固定。 （３）由于Ｉ类围岩段隧道较长且为弧线，根据现有水平孔钻进技术条件，隧道分段施作管棚。每排大管 棚长度为４０ｍ，首先施工第一段管棚工作室，施作第一段管棚，注浆后进行隧道掘进。第一段管棚段开挖 ３６．６ｍ后，进行第二段管棚工作室施工及钻孔，管棚搭接长度３．４ｍ。以此类推，完成管棚超前支护施工。 ２．２钻机就位 收稿日期２００２—０５—１９马军男１９６５年９月出生工程师 维普资讯 http://www.cqvip.com 增刊 马军：软流塑地层地铁隧道预支护施工技术 ６７ 进钻前，以坐标法在掌子面标定管棚孔位。钻机平台要稳固，钻机要安装牢固，防止施钻时钻机不均匀 下沉、移动而影响钻孔质量。 钻孔方位要求根据线路中线与管棚工作室的位置确定，必须精确核定钻机位置。架立钻机时用罗盘、 挂线相结合的方法，确保钻机轴线与管棚设计轴线相吻合。 ２．３管棚孔钻进 考虑到钻孔时钻具下沉、线路曲线的影响及为后续管棚工作室预留出空间，必须计算管棚打设的仰角 及外插角，计算公式为：ａ外插＝△ ／ ， 一ｚ￣Ｙ／Ｌ。其中， 为线路纵向相邻管棚工作室中心距离，△ 为管 棚管两端之间的水平距离，△ｙ为管棚管两端之间的垂直距离。 在架好钻机、调整好孔位的水平偏角及仰角后，用翼片式螺旋钻进法钻进。 为了保证钻孔精度，钻进前ｌＯ￣２０ｍ时，反复校核钻杆方向，调整钻机位置，并用罗盘及挂线检测偏 斜，无问题后方可继续钻进；管棚管下人孔内前先配管，保证管棚管的同心度；加接钻杆和钢套管，当跟管 钻进至钢套末端导向墙孔口约３０ｃｍ时停钻，然后钻机反转收偏退钻、卸杆，动力头后退至末端加接钻杆 或钢套管，此时应先拧紧钻杆，然后再拧紧联接套管。 ３掌子面地层封闭加固施工 掌子面加固采用１３ｍ长硬质ＰＶＣ管，注浆孔的布置采用等边三角形全断面布置，注浆的先后顺序为 先四周，后中间，中间布置一排水孔，以利于软土地层中的滞水在注浆过程中受到挤压时顺利排出。其主要 步骤为： （１）采用潜孔钻机钻孔，钻孔的垂直度误差控制在１ 以内。 （２）孔内灌封闭泥浆，待钻孔到设计深度后从孔内灌人封闭水泥浆，其作用是封闭单向阀管和钻孔壁 之间的孔隙，迫使从管浆孔内开环，压出的浆液注入四周土层。 （３）在封闭泥浆达到一定的强度后，在单向阀管内插入双向密封注浆芯管进行分层注浆。 ４ 注浆施工 ４．１注浆参数 ＨＣ—Ｔ浆材，其渗透性强，直径在４ ｍ以下的颗粒为总量的５Ｏ 以上，可灌人很细的裂岩缝隙，具有 微膨胀性、结石强度高、渗透能力强的特点。在本地层中，经过试验取注浆扩散半径为０．３～Ｏ．４ｍ；注浆速 度为３０￣５０Ｌ／ｍｉｎ；凝结时间为３０”～５ ；注浆终压为０．７～１．５ＭＰａ；水灰比Ｗ：Ｃ＿－１：１；单孔注浆量Ｑ 一７ｃ×Ｒ ×Ｌ× × × ，其中Ｑ为单孔注浆量；Ｌ为注浆段长度；Ｒ为浆液扩散半径； 为注浆段土层孔隙 率； 为浆液损失率； 为浆液有效填充率。施工中每根管的注浆量控制为５～７ｍ。。 ４．２注浆方式 采用分段后退式注浆，利用自制的注浆套管与管棚用套丝连接，注浆套管上准备出气管与进浆管，由 阀门来控制开关。然后安装２０ｍｍ塑料管作为排气管，连接注浆管等各种管路，利用锚固剂封闭掌子面与 管棚间的孔隙，防止漏浆。 ４．３注浆结束标准及效果检查 （１）单孔注浆结束标准。每段注浆都正常进行，注浆终压达到设计终压，注浆量达到设计注浆量的 ８Ｏ ，或虽未达到设计终压，但注浆量已达到设计注浆量，即可结束本孔注浆。 （２）全段结束标准。设计的所有注浆孔均达到结束标准，无漏注现象。 （３）效果检查。采用分析法，注（压）水试验，开挖取样等方法进行注浆效果检查。 （４）达不到结束标准，应补充重新注浆直到满足要求为止。 （下转第７Ｏ页） 维普资讯 http://www.cqvip.com ７０ 石 家 庄 铁 道 学 院 学 报 第１５卷 参［１３ ＪＴＪＯｌ一８８，公路工程技术标准Ｅｓ３． ［２］ＪＴＪ０２２－－８５，公路砖石及混凝土桥涵设计规范［Ｓ］ 考文献 Ｌｏａｄｉｎｇ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｂｒｉｄｇｅｓ ｉｎ Ｙｉｎｈｕａｎｇ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｙｕａｎ Ｒｕｉｐｉｎｇ Ｌｉ Ｚｈｕ （Ｅｌｅｃｔｒｉｚａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｔｈｅ １２ｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ”，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００５３ Ｓｃｈｏｄ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｐｏｔｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ｛’Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｆｉｖｅ ｂｒｉｄｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ“Ｙｉｎｈｕａｎｇ”，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｍｏｓｔ ｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅ ｐｌａｃｅ ｏｆ ｊｏａｄｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ。ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｅｓｔ ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ ｔｏ ｆｏｒ ｏｐｅｎｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅｓ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｂｒｉｄｇｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｅｓｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ （责任编辑 刘宪福） （上接第６７页） ５结束语 通过大管棚加超前小导管及ＰＶＣ管注浆施工，对地层进行超前预加固，有效改良了土体，开挖后掌子 面可见清晰的、呈脉状分布的注浆加固体痕迹，渗水量很小，从监控量测数据来看，地表日沉降量在０．６～ ０．８ｒａｍ，有效控制了地表沉降，保证了地表建筑物的安全。而在此前进行的联通道施工中未采用该方法， 致使该处地表沉降过大（达到７ｃｍ），而采用地层超前预加固措施后，地表沉降均控制在２ｃｍ以内，确保了 施工安全。由此可见，在软弱围岩中采用矿山法进行地铁施工，超前预支护是关键，通过对地层进行加固， 提高了土体强度和抗剪切能力，从而达到控制地表沉降，保证施工安全的目的。 参考文献 ［１］孙钧．地下工程设计理论与实践ＥＭ］．上海：上海科学技术出版社，１９９６．９７～３３４ ［２］杜嘉鸿，张崇瑞，何修仁等．地下建筑注浆工程简明手册［Ｍ］．北京：科学技术出版社，１９９２．１～１７５ Ｆｏｒｅｐｏｌｌｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｓｕｂｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｆｌｏｗ Ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔｒａｔａ Ｍａ Ｊｕｎ （Ｔｕｎｎｅｌ Ｆｉｌｉａｔｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔｈｅ １４ｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｊｉｎａｎ ２５００１４） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｕｓｉｎｇ ｆｏｒｅｐｏｌｌｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｇｕ—Ｘｕａｎ ｉｎ Ｎａｎｊｉｎｇ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ。ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｆｏｒｅｐｏｌｌｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｓｏｆｔ ｆｌｏｗ ｐｌａｓｔｉｃ ｍｕｄｄｙ ｓｔｒａｔａ ｗｈｉｌｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｒｅｇｉｏｎ ｂｙ ｄｒｉｌｌ＆ｂｌａｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｅ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ ｓｕｂｗａｙ ｒｅｇｉｏｎ ｆｏｒｅｐｏｌｌｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｏｆｔ ｓｔｒａｔａ （责任编辑 刘宪福）