二重管注浆超前支护技术

1、地铁施工中的二重管注浆超前支护技术摘要:介绍了二重管注浆原理、浆液配比、注浆参数和施工工艺。通过在北京地 铁十号线光华路车站暗挖工程应用，得出二重管注浆超前支护具有:注浆机械轻 小、能适应隧道施工的窄小环境，浆液切换灵活、能根据不同的地层条件随时更 换浆液类型、可实现复合式注浆、适应各种复杂地层，加固体强度较高、密实度 好、具有良好的止水效果的结论。关键词:城市地铁;浅埋暗挖;超前支护;二重管注浆城市地铁暗挖在结构顶部较近处(约25m)，穿越现有地下管线或地质条件 较差的部位，往往采用超前支护方法增强地层的自稳能力以控制沉降和止水。常 用的超前支护方法有小导管注浆超前支护、大管棚超前支护等，但

2、实际施工中，这 些措施在通过渗漏严重的雨、污水管线时由于加固体抗渗性较差,往往起不到良 好的支护效果。二重管双液注浆是一种以改良地层为目的的地基处理技术，其优点在于既可 以增加地层的强度又可以达到止水的效果。据有关资料表明,二重管注浆加固后 的地层强度:卵石层达到2.53.0MPa、细中砂层达到1.52.0MPa、粘土层达 到1.52.0MPa。加固后地层的透水系数:可达到k=10-710-8cm/s。这种地基 处理技术，如果能方便地用于地下工程超前支护，将弥补以上工法的不足。基于以上思路，通过对TXU型钻机进行改型使其具有全方位钻进功能，采用 二重管作为钻杆使浆液在钻杆端头完全混合再注入地层

3、，从而实现加固开挖面前 方一定范围内的地层。北京地铁十号线光华路车站东南风道穿越D1800雨水管 线时，为确保管线和结构施工的安全，将以上思路付诸于实践，首次采用二重管注 浆作为浅埋暗挖工法穿越雨、污水管线的超前支护，取得了很好的效果。1工程概况光华路车站位于东三环与规划商务中心交叉口，东侧为中央电视台新址工地, 西侧为财富中心。东南风道总长115.434m，东三环路下部分与道路正交。D1800 雨水管位于结构第二次抬高过渡段上方,抬高前风道拱顶埋深9.905m，抬高后埋 深6.535m,抬高高度为3.4m,坡度约35，雨水管与结构最小距离为0.85m。为降 低施工难度,减小施工风险，过渡段由

4、原设计位置向西平移1.3m，雨水管与结构最 小距离为1.6m,如图1所示。风道开挖断面，宽x高=11mx(1517m),初支结构 施工采用CRD工法，分45层、810洞开挖。口图L DHH 水管与东南风道位置剖面图跚 3据资料显示,D1800雨水管修建于1979年,采用顶管施工，管段之间连接采用 麻辫，缝隙填打石棉灰；顶管坑内管道采用混凝土管基，钢丝网水泥砂浆抹段接 口。施工时雨水管中水深1.0m，水流湍急，管线渗漏水的可能性很大。距D1800 雨水管仅5.0m处是1800mmx2300mm污水方沟，大约修建于1982年，是东三环 路的主要污水干管，沟内水深1.5m，流速较大。D1800雨水管

5、与风道结构之间土 质(由上至下)为粉质粘土、砂质粉土和细砂。因此，穿越雨水管的施工风险很大, 为确保施工安全，必须采取可靠的超前支护措施。2支护方案比选2.1工程特点雨水管距结构开挖面最小处仅为1.6m，结构在该位置大角度(35)挑高， 增大了施工难度和风险；雨水管采用顶管法施工，年久失修,水流急、水量大,出现渗漏水的可能性 很大；风道开挖断面大，采用CRD工法多层、多导洞施工，对地层的扰动次数多, 沉降量较大,与雨水管相互影响显著。雨水管位于CBD核心的东三环主路下方，所处地段非常敏感，施工必须保 证万无一失。2.2方案比选提出3种超前支护方案进行比选，分别为密排小管棚注浆超前支护、大管棚

6、超前支护和二重管注浆+钢插管超前支护。比选情况详见表1。通过以上分析比较，采用方案3进行超前支护。3二重管注浆超前支护3.1注浆设备TXU改型钻机:旋转二重管及排水处理装备；SYB-60/50型注浆泵:注浆液混合器及测定器具；SJY-双层立体式搅拌机:喷头及凝胶时间测定仪，逆止阀，消音器。3.2施工工艺流程二重管注浆超前支护采用TXU改型钻机施工，注浆施工工艺流程如图2所 示。涯艇上髀芯I 糠校函、寸承口界钢蛹口可理物浇知水邮紫加固上休图t 一 一重管汗浆之-流羿图TXU改型钻机体型较小,适合在较小空间施工，能在360范围内进行钻进，如 图3所示。二重管钻杆直径一般为?42，端头安装管内混合器

7、。钻进采用清水作为 循环液，达到设计深度或位置时,封闭端点进行横向喷射切换。然后用注浆泵分别 将两种浆液压入外管和内管，浆液在二重管的端头混合器内混合，通过滤网在水平 方向实行喷射，将浆液注入地层中。注浆采用后退式，一般2050cm为一个注浆 段。图TK V改型钻机注浆施工3.3注浆浆液和注浆参数施工时根据地层情况配制溶液型或悬浊型浆液;通过调节浆液配比和注浆压 力来控制浆液的凝结时间和注入范围。溶液型或悬浊型浆液均采用双液,其配比 如表2所示，其中A、B双液组成溶液型浆液,A,C双液组成悬浊型浆液。悬浊型浆 液以水泥为主，掺加注入性强的添加剂，适用于软弱粘性土、松散砂层、砂砾石层 的前处理、

8、裂隙等的填充。溶液型浆液以水玻璃为主，掺加注入性强的添加剂，适 用于密实的砂层、砂砾石层改良的后处理等。浆液中的添加剂一方面改良浆液， 增强浆液的注入性，另一方面降低浆液凝固后的收缩性,确保注浆和止水效果。针 对不同的地层，注浆时可先进行限制性注浆，浆液凝结速度快，可根据凝结时间确 定注浆范围;然后进行渗透注浆，使浆液在地层中分布均匀。限制性注浆和渗透注 浆可以自由切换，从而适用于各种复杂的地层。表：.一.中管超前注浆双液浆的配比浆液类型扪成材料配比.4贼机水攻璃、水1：&湛酸性溶剂、水3 口水泥、揍加剂、水5 ：】根据不同地层和工程情况，一般条件下注浆深度在14m以内，注浆孔直径?46mm;

9、浆液扩散半径1m;浆液凝结时间20s30min;注浆压力0.31.5MPa。 4实施情况4.1加固范围综合考虑各方面的因素，纵向加固范围为第二次抬高过渡段，立面加固范围 为上层导洞结构内0.5m到雨水管底之间的土体,两侧部位加固厚度为结构外 3.0m,详见图4和图5。图4 丽水管姓地毋巍向加阙范围示意图T.时 加面_1_体范地3号特航1时 加固I:伸范围图: 南水管处地层横向Ml固范围及注浆孔布置4.2 土体加固施工1号导洞施工至距抬高段起始点2.0m时，采用150mm厚C25喷射混凝 土封闭开挖面，下台阶梅花状打入2m长?22钢筋加筋改良土体，保证开挖面的稳 定性。进行二重管注浆，加固1号导

10、洞拱顶及侧部土体,中隔墙部位向3号洞内加 固，范围不小于3.0m。采用洞内放射型注浆方式，从外围到中心进行施工。注浆完成后,距结构开挖线250mm处沿外轮廓以抬高坡度为角度，采用 TXU钻机成孔，然后顶入9.0m长、内径?32的钢插管并注浆。1号导洞开挖,进行初支结构施工。开挖过程中发现注浆效果良好,土体明 显改良，没有出现渗漏水。3号导洞施工至距抬高段起始点2.0m时，加固方法同1号导洞。由于1 号导洞已完成初支结构，注浆时必须严格控制注浆压力，靠近注浆一侧需在结构上 设卸压或卸水孔，并加强巡视，确保结构的安全。从开挖情况看，注浆起到了良好的加固和止水作用，浆液在粉细砂层中扩散性较好, 加固体强度高，没有出现任何坍塌现象。在粘性土中，为劈裂注浆，浆液呈脉状扩散, 在层理好的地段沿层理扩散，如图6所示。5结论二重管注浆超前支护注浆，在隧道拱顶形成一定厚度的水泥固结体,该固结 体具有较高的强度和良好的止水效果。从地铁光华路车站东南风道穿越D1800 雨水管施工实践看,二重管注浆超前支护技术具有如下优势：TXU改型钻机机械轻小，施工灵活，能适应隧道施工的窄小环境；注浆原材料主要为水泥、水玻璃，材料来源广，经济且无污染；浆液切换灵活，能根据不同地层条件随时更换浆液类型，可实现复合式注 浆，适应各种复杂地层；浆液在二重管端头可完全混合，后退式注浆可确保浆液均匀地