地铁施工中的支护技术

1、地铁施工中的支护技术一、支护技术现状地下工程施工最重要的是控制变形，保证其稳定性。在软弱、 松散、富水地层中，采用支护（加固）辅助法修建地下工程 在工程界得到了广泛应用。目前支护方法主要有 ：小导管、小导 管注浆大管棚、咬合管棚、深孔注浆、水平旋喷桩、水平搅拌桩、 水平冻结锁脚锚管等。（一）管棚支护在自稳能力较差的地层中，为提高地层的整体刚度，施工部门 常采用管棚支护技术。管棚支护技术中，管棚注浆是一项重要的工序，可分为两种：一 种是仅为充填满钢管，另一种是在地层中扩散，可隔孔进行。仅为 充填满钢管注浆时，管棚不开孔，浆液可采用强度较高的水泥砂 浆,并且采用从底部向孔口灌注，或设置引气孔，保证

2、浆液的饱满 度，注浆压力稍低，在I. OMPa以内。特长管棚施工技术已较成熟，但需分段设置管棚，并要建造管 棚工作室，因此难度较大。在需做管的地段最好采用长管棚或特长 管棚。（二）小导管注浆加固小导管注浆加固是稳定工作面，给支 护创造有利条件的必不可少的技术措施，在自稳能力差的砂、砂砾 和含水的粘性土层中作用较明显。小导管注浆工序可分为封闭工作 面、打孔、安设导管、注浆等。导管长度一般为2.5-3. 5m,环向间 距为0.3m。导管布设采用钻孔顶入法，即先用煤电钻（螺旋 钻）或自制吹管成孔用风钻或风镐顶入，效率较高。小导管注浆可 采用止浆塞后退式注浆，注浆材料分为两种：（1）无水砂层用改 性（

3、酸性）水玻璃浆液；（2）有水地段采用水泥水玻璃（C-S 浆液）。注浆压力一般为0.40 . 6MPa。（三）水泥土桩支护 采用地基处理技术中的高压旋喷技术或深 层搅拌技术形成水平水泥土桩进行支护，是最近几年在工程上应用 的一种新技术。高压水平旋喷桩是以高压泵为动力源通过水平钻进钻 杆、喷嘴把配置好的浆液喷射到土体内，喷射流以很大的能量将一 定范围内的土体射穿，并通过喷嘴作缓慢旋转和后退的同时切割土 体强制土颗粒与浆液搅拌混合，待浆液凝固后，便形成水平圆柱状 水泥土固结体，即水平旋喷桩。当旋喷桩相互咬接后，便以同心圆 形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体，起到防流砂、 抗滑移、防渗透的作

4、用，起到支护，保证隧道掘进安全。水平旋喷 桩有以下优点：1. 可控性。水平旋喷桩的浆液局限在土体破坏的范围内，浆 液的注入部位和范围是可 以控制的，可通过调节注入参数（切削土体压力、固化材料的注 入速度、配比、注入量）获得满足设计要求的固结体。2. 均匀性。喷射流在能量衰减前使其射流交汇，在碰撞点切削 能力相互抵消，以致比桩心到碰撞点距离大的地方射流已无能力切削土体，所以加固体均匀性好。3. 成本低、效率高。由于限定注入范围，相对注入量大幅减少，每米水泥用量为100 150kg,同等条件下，其耗用水泥量少于固结注浆，施工速度比大管棚 或深孔注浆提高23倍,周期缩短。4. 加固效果好。部分土体被

5、喷射浆液所置换，另外一部分与 水泥浆混合形成水泥土，其余土体在喷射动压、离心力和重力的共 同作用下，在横断面上重新排列，从而形成一个由水泥和岩土组成 的固结桩体，固结体周围地层也因挤压渗透作用得到一定程度的加 固，其成桩机理及固结体性能与竖直旋喷相同根据需要，在旋喷后 可插入钢筋以增强固结体的抗弯、抗剪强度。5. 支护。在隧道轮廓线外四周，根据设计的旋喷桩成桩直径， 使旋喷桩相互搭接咬合，形成一个连续的具有承载力的水泥-岩土 固结体，支护拱壳，形成真正意义上的支护拱棚，在其防护下进 行隧道掘进，从而达到提高隧道施工的安全，防止地表下沉，降低 支护费用，加快施工进度等目的。二、支护存在的问题（-

6、）管棚大管棚有一定仰角，随着向前施工，管棚与拱顶间悬土将越来 越厚，因此，常采用小管棚辅助支撑；当管棚打入后会出现末端下沉量 过大，经常要在初期支护拱顶背后注浆，以保证大管棚和初期支护 之间不形成空洞。因此，这种支护方法费工、费时、费料。管棚注浆工艺落后，浆液扩散情况差，砂层中易发生溜空现 象；传统施作管棚的方式精度较差，单独施作长度太短，设备对现 场环境要求高，在施工过程中，每次均须建立工作室。（二）小导管小导管施工中，仰角控制困难，小导管的作用发挥不充分； 支护不能因地质情况的改变而改变，常造成资源浪费；注浆工艺落 后，浆液扩散不均匀，在粘土层中效果不好。（三）水平旋喷桩支护钻机定位较差，

7、难以满足设计精度；需扩大断面形成工作室， 每一步施工不能太长；施工进度慢，污染大。三、对支护技术的建议（一）管棚对于断面跨度大（7m）、受力情况复杂部位，穿过重要建构筑 物，且对沉降要求较高的地段，长大管棚是一种十分有效的支护手 段，但具体应用时应在以下方面予以改进与提高：1. 改进长大管棚的注浆工艺，改善浆液扩散较差的问题，提高长大管棚对不同地层的适用性。2. 应用新的管棚施工工艺，提高管棚施工精度。3. 对车站、大断面、沉降较难控制等施工地段 ，可推广采用 长管棚的支护方式。4. 有条件时管棚宜一次性贯通拱部，避免施工过程中多次挑5. 从经济角度考虑， 150mm以下的管棚，其成本较为适中

8、， 可广泛采用。（二）小导管对于断面跨度在7m以下的砂性地层，可采用小导管支护。小导 管各项指标如下：1. 小导管宜采用 32mM 3. 25mm钢管。2. 注浆前宜先喷5cm厚喷射混凝土封闭掌子面，并在管口设止 浆塞。3. 在北京地区，宜采用煤电钻和吹管施作小导管。（三）水平旋喷桩淤泥质粘土地层，采用水平旋喷桩也是一种有效的加固方法但 需注意以下问题：1 加强旋喷桩的施工质量，确保暗挖施工时拱棚的稳定性，为 下道工序的施工创造有利的条件。2. 每段旋喷桩施工完成后，应当在水泥土达到初期强度后（约24h）进行土方开挖。3. 对土方开挖应根据理论计算分析，合理分段、分层开挖，每 段开挖控制在0.5m范围内，严禁超挖，开挖后及时施作临时支撑和 初衬。4. 通过保证旋喷桩成桩施工过程中水泥用量、压浆过程中的连续性、喷浆进退速度和复喷次数，确保旋喷桩桩墙的整体稳定性。5. 通过保证水平旋喷桩的直径、平直度、中支架、止浆装置、 杆材的除污除锈、注浆压力和注浆量的控制，确保水泥土强度达到 设计要求。6. 严格控制水平旋喷桩的施工质量，对施工中的断桩、漏桩、 施工中引起的地面沉降随时监测，发现问题及时补救。四、结语地铁工程，尤其在软弱围岩中进行隧道开挖，应根据开挖断面、地层情