砂卵石地层浅埋暗挖法快速施工技术.doc

砂卵石地层浅埋暗挖隧道近桥桩施工注浆加固技术-即砂卵石地层浅埋暗挖法快速施工技术参考文献References1 黄树炉. 砂卵石地层浅埋暗挖隧道近桥桩施工注浆加固技术研究D. 北京：北京交通大学， 2006Huang Shanglu。 Research of Grouting Consolidation Technology of Shallow Cover Tunnel near Bridge Pile in Sandy Gravel GroundD. Beijing： Beijing Jiaotong University， 20062 吴江滨。 大粒径砂卵石地层小导管成孔技术试验研究J。 建筑技术, 2009， 40 (11）： 1018-1020Wu Jiangbin. Test and Research on Pore-forming Techniques on Ductule Large Particle Sandy Cobble Stratum J. 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(2）在砂卵石地层中施工超前小导管由于成孔难度大，施工速度慢，对地层扰动很大，常常塌方 1。 (3）由于导管打入深度达不到设计深度, 常造成地层难以注浆成拱,超挖量较大，工作面稳定性难以保证。 （4）由于小导管打设困难，一般需要一个工班才能完成全部小导管打设，同时难以保证施工质量，导致工效非常低，每天有时只能进行一个循环,常常进尺小于1 m/d，月进度为 2030 m。2.3 设计参数的优化 （1）小导管设计参数优化 分析砂卵石地层按初始设计施工带来的困难，主要原因就是注浆小导管参数设计不合理引起的。通过地层预加固机理和原则分析， 对小导管参数提出了优化方案2。 小导管采用323. 25 mm 热轧无缝钢管，管长L=1.8 m,环向间距 250 mm。 小导管采用一榀一打，仰角及外插角为 1015。 为了便于浆液扩散，溢浆孔采用5200、梅花形布置的小孔（图 3）. 通过施工实践,优化设计可以满足施工安全、快速、经济的目标. （2)注浆设计参数优化 注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆, 注浆初压为0。1 MPa，终压为 0。20.3 MPa， 注浆压力不宜超过0.3 MPa。 进浆速度控制每根导管浆液总进量在30 L/min 以内。 导管注浆采用定量注浆，可按地层吸浆量计算， 如达不到定量浆液, 但孔口压力已达到0。5 MPa 时,即结束注浆3。3砂卵石地层区间隧道浅埋暗挖法施工3.1 砂卵石地层浅埋暗挖法施工原则 在区间隧道的开挖支护施工中， 除应严格执行浅埋暗挖法“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的十八字施工原则外，针对砂卵石地层中施工出现的困难情况，结合工程实践，提出了在砂卵石地层中应遵循的原则4,5: 早封面-在打设注浆小导管前， 首先喷射较薄混凝土层，以稳定工作面，避免小导管打设时震动坍塌。 管细短针对砂卵石地层小导管打设困难，相对一般地层而言，超前注浆小导管参数选择时尽量选用“短”、“细”钢管。 “短”指的是在保证1 m 重叠基础上每榀一打，榀距视小导管打设难易进行调整;“细” 指的是小导管在保证刚度要求的前提下尽量减小管径，以减少打设摩擦阻力，方便打设. 少扰动-在打设导管和开挖时尽量少扰动地层，防止卵石滑塌。 快凝固因砂卵石地层浆液易于渗透, 且有遇水易塌方特点， 在小导管注浆浆液选择时尽量选择早凝固型浆液，以凝固胶结地层，促拱早形成。 固拱脚砂卵石地层一般在台阶法施工时,较粘土地层台阶长度要稍长，因而成环相对滞后，对上部格栅一定要打设锁脚注浆锚管，以稳固拱脚,改善受力条件，减小地层变形。 中拉槽-由于砂卵石地层自稳性差， 下部台阶很难像粘土地层那样形成规则台阶， 需要在台阶中部拉槽,以保证下台阶处于稳定状态,确保施工安全.3。2 砂卵石地层暗挖地铁区间隧道施工工艺3.2。1 工艺流程 （1)砂卵石地层浅埋暗挖施工流程见图4。 (2)砂卵石地层浅埋暗挖施工方法概述 暗挖隧道共分为二步台阶进行施工,台阶长度取35 m。 上下台阶的分界线在格栅连接点位置，先开挖上台阶土方并喷射混凝土支护, 再开挖下台阶土方并支护,支护封闭成环. 上台阶开挖及支护 中间留核心土，开挖上台阶的弧形导洞，弧形导洞完成后即初喷混凝土35 cm，然后架立格栅钢架，挂钢筋网,喷混凝土至设计厚度。 核心土留成台状,上台阶开挖高度在3。0 m 左右，核心土高度 1.7 m,上口宽1。5 m 左右， 核心土沿掘进方向长度为 0。751.5 m，核心土的形状在保证维持掌子面稳定的前提下，兼作为工作平台，以便于进行格栅安装、喷混凝土操作（图 5）。 格栅设计间距 0。5 m，故循环开挖距离为0.5 m，但在土体不稳定地段格栅需加密，开挖步距相应减小。 上台阶施工顺序： 封闭掌子面超前小导管打入超前小导管注浆加固地层留核心土开挖上台阶土方测量开挖断面轮廓初喷混凝土 35cm安装格栅钢架挂钢筋网搭设注浆锁脚锚管复喷混凝土至设计厚度。 下台阶开挖及支护 下台阶采用边墙单侧交错方式开挖，先按倒圆台形式开挖中间核心土， 随后开挖一侧的边墙，开挖步距0.5 m，即一个格栅间距 ；挖至设计轮廓后 ，立即安装格栅钢架、喷混凝土；该侧的边墙支护完毕后再进行另一侧边墙的开挖及支护。两边墙均支护完毕后，开挖底板土方，安装仰拱格栅，喷射仰拱混凝土,封闭成环（图 6). 之后再进行下一循环的施工。 下台阶施工顺序: 开挖中间核心土左侧边墙土方开挖测量开挖断面轮廓初喷混凝土 35cm安装格栅钢架挂钢筋网复喷混凝土至设计厚度右侧边墙土方开挖测量开挖断面轮廓初喷混凝土35 cm安装格栅钢架挂钢筋网复喷混凝土至设计厚度底板土方开挖 测量开挖断面轮廓初喷混凝土 35 cm安装格栅钢架挂钢筋网复喷混凝土至设计厚度。3。2。2 施工方法要点 （1）超前小导管注浆施工 超前小导管施工工艺流程（图 7） 在导洞作业面开挖前,喷混凝土封闭掌子面，沿结构拱部初期支护内轮廓线通过已安装好的钢格栅腹部打入带孔小导管， 然后通过小导管向围岩压注浆，对砂层进行加固封堵，防止施工时涌水、涌砂、坍塌，并在结构轮廓线外形成一个 0。41。0 m 厚的弧型加固圈,在此加固圈的保护下安全地进行开挖作业. 注浆材料 施工时根据地质情况和试验确定施工配合比。 注浆工艺 小导管安设采用引孔打入法,安设步骤如下:用YT-28 风钻吹孔 ，开孔直径为 60 mm，风压为0.50.6 MPa,深度为 2 m。 用带冲击的YT28 风锤将小导管顶入孔中,然后检查导管内有无充填物，如有充填物，用吹管吹出或掏勾勾出，也可直接用锤击插入钢管。 用塑胶泥（40Be水玻璃拌合P32。5 水泥 )封堵导管周围及孔口。 严格按设计要求打入导管，管端外露 20 cm,外露部分焊接在钢格栅上，并可以安装注浆管路。 （2)注浆浆液配制、搅拌 水泥浆采用拌合机搅拌，根据拌合机容量大小，严格按要求投料，根据地层情况和凝胶时间要求一般水泥浆和水玻璃比例为0。811。51. 搅拌水泥浆的投料顺序为：在加水的同时将缓凝剂一并加入并搅拌, 待水量加够后继续搅拌 1min,最后将水泥投入并搅拌 3 min. 缓凝剂掺量根据所需凝胶时间而定，控制在水泥用量的2%3。 制备水泥浆时，严防水泥包装纸及其它杂物混入，注浆时设置滤网过滤浆液,未经滤网的浆液不进入泵内。 （3）锁脚锚管施工 暗挖初期支护开挖的过程中， 在拱脚部位打入两根锚管，可以有效地减少初期支护拱顶下沉，从而减小地表沉降量。锁脚锚管采用42 钢管， 长度2。0 m。 锁脚锚管施工步骤如下： 用锚管钻机钻孔。 将安装好锚头的锚管插入锚孔. 用注浆接头将锚管体与注浆泵相连。 开动注浆泵，使水泥浆充盈锚孔。 为提高锚固效果,水泥浆水灰比为 0.51,注浆压力应为0.15 MPa。 锚管施工程序见图 8。3.2。3 施工效果分析 (1）在砂卵石地层浅埋暗挖施工中， 合理的选择小管径的超前注浆小导管，控制打设长度及间距，与常规使用的42 小导管相比具有可操作性强、施工周期短等特点， 有效地解决了砂卵石地层暗挖施工的超前支护问题。 （2）下台阶反核心土开挖技术，有效地减小了台阶高度。 （3）与常规作法相比，本工法施工安全系数高、土层沉降数值小。 （4)通过实践，依照本工法参数和原则进行施工,施工效率大为提高, 可使每天进尺达到 22.4 m/d，月进度达到6070 m。4结 论 本文针对北京西直门地区砂卵石地层区间隧道施工，实现了一系列的创新，总结出了一套适合于砂卵石地层的浅埋暗挖快速施工技术。 这项技术满足安全、快速、经济的目标。 (1)对设计参数 进行了优化 ， 小导管采用323。25 mm 热轧无缝钢管，管长 L=1.8 m，环向间距250 mm；小导管采用一榀一打，实现了安全快速施工。 （2)总结提出了砂卵石地层浅埋暗挖施工技术原则，即“早封面”、“管细短”、“少扰动”、“快凝固”、“固拱脚”、“中拉槽。 （3）提出了一套适合于砂卵石地层的浅埋暗挖台阶法施工工艺， 创新性地采用了下台阶反核心土施工技术。 （4）详细介绍了砂卵石地层小导管注浆和锁脚锚管的施工工艺。 （5)在砂卵石地层中采用创新的浅埋暗挖法施工技术，效果明显,每天进尺达到 22。4 m/d，月进度达到6070 m。摘 要 北京地铁四号线三期区间隧道穿越砂卵石地层,存在围岩易塌落、隧道底部起鼓和涌砂、顶板上方土体沉降,影响道路和桥梁安全等施工风险,并且不易钻孔注浆,工效较低。 针对以上问题，改进了小导管设计参数和注浆参数，提出了砂卵石地层浅埋暗挖法“早封面、管细短、少扰动、快凝固、固拱脚、中拉槽施工原则 ，施工效果较好,月进度达 6070 m。 文章介绍了砂卵石地层台阶法施工工艺，提出了下台阶反核心土开挖，以及小导管注浆和锁脚锚管施工要点。关键词 地铁隧道 砂卵石 浅埋暗挖法 施工技术