邻近深大基坑地铁隧道单侧双液注浆加固技术分析.pdf

建筑施工第45 卷第8 期1637MUNICIPAINGINEERING市政程邻近深大基坑地铁隧道单侧双液注浆加固技术分析吴永强上海建工集团股份有限公司上海200080摘要：对于一些位于市区的地铁隧道，受场地条件限制很难在隧道两侧同时进行注浆加固，且加固范围难以连续。以上海市区某一紧邻地铁隧道的超深大基坑工程项目为背景，通过在隧道结构一侧实施双排微扰动双液注浆加固措施，研究了单侧连续注浆区段和非连续注浆区段加固对地铁隧道变形控制效果。结果表明：单侧注浆加固可以改善地铁隧道的变形；连续注浆区段加固效果要明显优于非连续注浆区段；对于非连续区段，第2 排注浆加固对地铁隧道的收敛变形控制影响较小。关键词：深大基坑；地铁隧道；单侧双液注浆；变形控制中图分类号：U457文献标志码：A文章编号：10 0 4-10 0 1(2 0 2 3)0 8-16 3 7-0 3DOl:10.14144/ki.jzsg.2023.08.041Analysis of Single Side Double Liquid Grouting Reinforcement TechnologyforSubwayTunnelsAdjacenttoDeepFoundationPitsWU YongqiangShanghai Construction Group Co.,Ltd.,Shanghai 200080,ChinaAbstract:For some subway tunnels located in urban areas,it is dificult to carry out grouting reinforcement on both sidesof the tunnel simultaneously due to site conditions,and the reinforcement range is difficult to continue.Taking a superdeep and large foundation pit project adjacent to a subway tunnel in Shanghai as the background,the deformationcontrol effect of single side continuous grouting section and non-continuous grouting section reinforcement on thesubway tunnel is studied by implementing double row micro-disturbance double liquid grouting reinforcement measureson one side of the tunnel structure.The results indicate that:the unilateral grouting reinforcement can improve thedeformation of subway tunnels;the reinforcement effect of continuous grouting section is significantly better than that ofnon-continuous grouting section;for discontinuous sections,the second row of grouting reinforcement has little impact onthe convergence deformation control of subway tunnels.Keywords:deep and large foundation pit;subway tunnel;single side double fluid grouting;deformation control目前，用于控制地铁隧道横向变形的主要措施有结构补强和地层注浆2 类方式，其中结构补强主要是在隧道内部架设钢板 或张贴芳纶布 2 ，该方法虽可有效控制隧道结构持续变形，但无法恢复其既有变形，且造价高、施工周期长，较难进行大规模应用。地层注浆是将具有一定压力的水泥浆和水玻璃浆液通过土颗粒间孔隙注入土中，加快土层的固结稳定，可以有效地改善和解决地铁隧道及建筑物变形较大的问题，该方法施工速度快、造价低、土体加固效果显著等特点，在工程中得到了广泛的运用 3-4。一般情况下，在隧道两侧布设注浆孔实施微扰动注浆加固，对改善隧道收敛变形相对更加有利。然而，对于一些位于市区的地铁隧道，受地面场地条件限制，只能进行作者简介：吴永强（19 8 6 一），男，本科，工程师通信地址：上海市虹口区东大名路6 6 6 号（2 0 0 0 8 0）电子邮箱：5 40 0 113 6 5 收稿日期：2 0 2 3-0 4-14单侧布孔注浆加固，且注浆加固范围无法连续分布。本文以上海市区某超深大基坑的邻近地铁隧道为例，在隧道结构一侧实施双排微扰动双液注浆加固，探索单侧连续注浆和非连续注浆对隧道变形控制效果，以期为今后类似微扰动注浆加固设计提供借鉴。1工程概况1.1工程简介本工程项目位于上海市中心淮海中路商业区，由1幢25层塔楼和5 幢3 4层裙房组成，项目占地面积1.7 万m。项目周边环境复杂，北侧紧邻3 栋优秀历史保护建筑和正常运营的轨道交通1号线区间段。基坑整体呈L形并被划分为4个区，B区为塔楼所在区域，塔楼地下4层，该区域基坑普遍挖深为2 2.15 m；D 区为裙房所在区域，该区域裙房地下4层，基坑普遍挖深2 1.7 5 m。北侧A区和C区基坑呈长条形，位于轨交5 0 m保护范围区域内，开挖深度分别为17.0 m和8.5m，为了加强对历史保护建筑和轨交1号线的保护，将A16382023 8 Building Construction吴永强：邻近深大基坑地铁隧道单侧双液注浆加固技术分析区和C区划分成5 个小坑（A1、A 2、A 3、C 1、C 2），并且与周边较大B、D 区基坑隔离。图1为项目基坑平面布置。3栋优秀历史轨交1号线下行线保护建筑淮海中路轨交1号线上行线北C2区C1区A3区A2区A1区D区B区大仓路图1基坑平面布置项目基坑采用地下连续墙围护，两侧采用e850mm三轴搅拌桩进行槽壁加固；基坑内部采用三轴搅拌桩、高压旋喷桩及RJP等工艺进行土体加固，其中靠近轨交的A、C区采用e850mm三轴搅拌桩进行满堂加固；C区地下连续墙外侧设置2 排3 5 0 mm树根桩将基坑与外部环境进行隔离。1.2施工重难点分析本项目地处市中心繁华地段，周边环境极其复杂，基坑北侧有3 栋保护建筑，距离最近处仅6 m；基坑北侧距轨交1号线最近处仅16 m，并在项目建设之前，隧道管片上行线累计收敛变形多数超过7 5 mm，下行线累计收敛变形普遍在60mm左右。本项目在桩基围护施工阶段对靠近轨交处采用了隔离树根桩、地下连续墙及满堂加固等施工工艺，此外，考虑到基坑北侧既有隧道收敛变形较大，为保证轨交隧道的正常运营，决定在基坑开挖前对轨交隧道进行注浆加固。由于地面场地条件的限制，经现场考察只在轨交一侧（靠近基坑侧）采用双排微扰动双液注浆对轨交隧道进行加固。2双液注浆加固2.1加固原理双液注浆通过施加一定压力将水泥浆-水玻璃浆液从土体孔隙注入到周围土体中，通过对土体的挤压，将孔隙水排出，增加土体有效应力，土体发生排水固结，增加了土体抗剪强度。另一方面，水泥浆和水玻璃水化生成的氢氧化钙发生化学反应，生成具有早期强度的水化硅酸钙凝胶体，填充在土体孔隙内形成具有一定强度的骨架，限制土体沿裂隙面滑动及土体孔隙变形，提高土体强度。2.2注浆施工工艺流程1）孔位放样：微扰动注浆孔位放样主要采用GNSS-RTK工作方式，放样前先检查控制点坐标，与控制点原坐标差小于4cm时可进行细部点放样。2）钻机开孔：在地面上的注浆孔位处用阿特拉斯设备钻取注浆导管，钻透硬壳层或杂填土，方便注浆管打设。3）打设注浆管：用平板振捣器将注浆管逐节压入到注浆孔内，压入到注浆底部标高。4）连接注浆管路：通过输浆管路将拌浆系统、注浆泵、流量仪与注浆管连接，开启回流装置确保管路通畅。5）加压注浆：采用双泵双液注浆方式进行注浆，利用拔管器缓慢连续均匀地边注浆边拔管。6）拔出注浆管：当水泥、水玻璃注浆达到规定要求后分别关闭水玻璃和水泥浆，注浆管停滞10 min后，待浆液初凝后，拔出注浆管，完成单孔注浆。2.3注浆施工技术参数1）注浆压力：注浆压力控制在0.41.0 MPa之间，并根据实际监测情况实时调整。2）注浆流量：水泥浆泵流量15 L/min，水玻璃泵流量5L/min。水泥浆与水玻璃流量比控制在（2.5 3）：1。3）注浆拔管：边注浆边拔管，每3 0 s拔一次管，每次拔管高度为5 cm。4）浆液参数：水泥采用普通硅酸盐水泥，水灰比为0.7，水玻璃为3 5 B。5）注浆终止条件：注浆达到预定高度后停止注浆。2.4注浆加固设计双液注浆加固原则上应在盾构隧道每环管片两侧对称注浆，可减少隧道的水平位移，但本项目受周围环境条件限制，只能在隧道单侧设置2 排注浆孔进行注浆。经现场考察，将此次注浆加固范围分为2 个区间段，如图2 所示。其中，第1区间段为非连续注浆，预计治理范围为隧道2242 46 环，共17 环（其中2 3 12 3 6 环因场地限制无法注浆），该区间段2 排注浆孔距隧道上行线管片外侧距离分别为3.0 m和3.6 m；第2 区间连续注浆段，预计治理范围为隧道13 416 4环，共3 1环，该区间段2 排注浆孔距隧道上行线管片外侧距离分别为4.5 m和4.8 m。每环设置2 个注浆孔，共9 6 个注浆孔，注浆深度范围从隧道底部以上1m开始，往上注浆高度4.5 m，如图3 所示。A2排A2排A1排134环IA1排：140环145环150环155环160环164环224环：2 3 0 环“237环，：2 46 环第2 注浆加固区间段第1注浆加固区间段运营轨交1号线下行线优秀历史保护建筑优秀历史运营轨交1号线优秀历史保护建筑保护建筑上行线本项目基坑图2 注浆加固孔位布置建筑施工第45 卷第8 期1639吴永强：邻近深大基坑地铁隧道单侧双液注浆加固技术分析7个A2排注浆孔A1排注浆孔轨交1号线轨交1号线下行线上行线注浆范围000L图3双液注浆加固面施工时先对距离隧道较远的A1排孔位进行注浆，待A1排全部注浆完成后再进行A2排孔位注浆。同一排内按做1环跳3 环的方式施工，每天注浆孔数3 5 个，在注浆加固过程中，通过自动化实时监测系统每5 10 min对隧道进行一次变形监测，根据监测情况及时调整注浆压力和注浆量。3注浆效果分析3.1收敛变形分析图4（a）为第1区间段注浆加固前后轨交上行线累计收敛变化曲线，其中负值表示隧道管片向内压缩，为有利变形。可以看出，加固区间段的隧道累计收敛变形基本呈“V”形，累计收敛变形最大发生在区间中部，区间段两侧的累计收敛变形则相对较小，是因为区段中间受两侧注浆效果的叠加，注浆效果最为明显，两侧由于注浆压力向周边土体消散，注浆效果相对较差；第1排注浆完成后，收敛累计变化量最大发生在2 42 环，最大值为一13 mm，第2排注浆完成后，收敛累计变化量最大发生在2 3 9 环，最大值为一13 mm，可以看出第2 排注浆完成后，隧道管片累计收敛变形相较于第1排注浆完成后没有明显的差别。图4（b）为第2 区间段注浆加固前后轨交上行线累计收敛变化曲线，可以看出，加固区间段的隧道累计收敛变形同第1区间段一样，基本呈“V”形，累计收敛变形最大发生在区间中部，两侧的累计收敛变形则相对较小，但第2 排注浆完成后隧道管片累计收敛变形效果明显，其累计收敛最大值为第1排注浆完成后的2 倍，收敛累计变化量最大发生在140 环，最大值为一2 5 mm。两区间段均采用双排注浆，但两区间段的第2 排注浆效果差别较大，一方面是因为第2 区间段的注浆加固区间长度相对较长，且整个区间段注浆孔位连续，因此第2 排注浆完成后，与第1排注浆加固土体形成较为完整的加固整体；另一方面，第1排注浆加固体形成遮拦体，可有效防止第2 排注浆过程中压力的消散，对隧道管片有更好的挤压效果。3.2竖向位移分析图5 为两区间段注浆前后轨交上行线累计竖向位移，其一A1排注浆完成+A1排注浆完成2A2排注浆完成A2排注浆完成5注浆加固范围注浆加固范围-5101520-14F-25200210220230240250120130140150160170180隧道环号隧道环号（a）第1注浆加固区间段（b）第2 注浆加固区间段图4加固前后隧道上行线收敛变形中正值表示上抬。加固影响范围内隧道呈上抬趋势，沉降变形曲线呈倒“V”形，即区段中间位置上抬量最大，两侧较小。第1区间段加固完成后隧道最大上量为6 mm，第2 区间段加固完成后隧道最大上抬量为16 mm，且第2 区间段第2 排注浆完成后的上抬量约为第1排完成后的2 倍。A1排洼蔡窕盛18-A1排注浆完成A2排注浆完成6A2排洼黎尧642954注浆加固范围3862注浆加固范围1402-102002102202302402501201301400150160170180隧道环号隧道环号（a）第1注浆加固区间段（b）第2 注浆加固区间段图5加固前后隧道上行线竖向位移变形4结语1）在轨交隧道一侧实施微扰动注浆加固可以改善轨交隧道的变形，累计收敛变形和竖向位移最大发生在区间中部，最大收敛变形为一2 5 mm，最大上抬量为16 mm。2）连续区段注浆加固效果要明显优于非连续区段注浆。对于非连续区段，第2 排注浆加固对改善轨交隧道的收敛变形效果不明显。3）工程中为保证注浆加固效果理想，应尽量增加注浆范围，且保证注浆范围的连续性；对于双排注浆方式，当第2 排注浆完成后隧道变形达到第1排完成后的2 倍时，可认为注浆加固效果较为理想。参考文献1 胡俊楠.盾构隧道管片钢环加固技术 J.铁道建筑技术,2 0 15(3)：8-10.2刘梓圣,张冬梅.软土盾构隧道芳纶布加固机理和效果研究 .现代隧道技术,2 0 14,5 1(5):15 5-16 0.3沈俊.邻近地铁及保护性建筑的深基坑施工 J.建筑施工,2 0 17,3 9(11):1582-1584.4段博,陈云锋,张赢军.紧邻超大超深基坑的地铁隧道施工微扰动双液注浆加固技术 J.建筑施工,2 0 17,3 9(10):1447-145 0.