二重管双液注浆加固技术在暗挖地道施工中的应用

２０１０年第５期　总第１４３期　Ｎｏ５・２０１０　Ｖｏ１．１４３　二重管双液注浆加固技术在暗挖地道施工中的应用　胡庆伟　（厦门赁笃新市区工程监理有限公司　３６１００６）　摘要：本文结合工程实践介绍了二重管双液注浆技术在地下通道修建的应用，并通过实测数据表明二重管双液注浆在暗挖施工　地层加固　暗挖施工　中可以达到地层加固和止水的目的，增强地层的自稳能力，满足工程施工的需要。　关键词：二重管双液注浆中图分类号：［ＴＵ７６１．４］　Ｆ　Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ－－文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４－－６１３５（２０１０）Ｏ５一ＯＯ９４—０３　ｔｕｂｅ　ｔｗｏ－－ｆｌｕｉｄ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｈｕ　Ｑｉｎｇｗｅｉ　福　Ｃ　（Ｘｉａｍｅｎ　Ｙｕｎｄａｎｇ　ｎｅｗ　ｕｒｂａｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｃｏ．Ｌｔｄ　３６１００６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｄｏｕｂｌｅ－－ｔｕｂｅ　ｔｗｏ－－ｆｌｕｉｄ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｃｈａｎ—　ｎｅｌｓ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｄａｔａ　ｉｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ－－ｔｕｂｅ　ｔｗｏ—ｆｌｕｉｄ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　建　ｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃａｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｎｅｅｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　陀　ａｎｄ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｌｆ～ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｎｅｅｄｓ．　建　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｏｕｂｌｅ－－ｔｕｂｅ　ｔｗｏ—ｆｌｕｉｄ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｔｒａｔｕｍ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　１工程概况　某工程暗挖通道长２６ｍ，最大净高３．Ｏｍ，宽６．５ｍ，矢跨比　１：Ｏ．７７，如图１一ｔ所示。　筑眦　二重管双液注浆技术就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Ｌ７一　。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２．５～３．ＯＭＰａ、细中砂层达到１．５～２．ＯＭＰａ、　粘土层达到１．５～２．ＯＭＰａ，加固后地层的透水系数可达到ｋ一　１Ｏ一７～１Ｏ一８ｃｍ／ｓＦ　。　地　２注浆孔布置　剩　半　从通道一端向钻孔方向进行二重管双液注浆加固土体，对　通道作业面前方的顶壁以上３ｍ部分土体及侧面２ｍ部分土体　的范围进行辐射型注浆加固处理，形成具有一定强度复合地　基，以达到稳固土体的预期目的。　通　道　Ｊ　Ｊ　．Ｊ．．．．．．．．　．一　图ｌ一１暗挖通道平面位置示意图　暗挖段主要管线有０２４００雨水管和０６０Ｏ污水管，这２条　管线位于新华路机动车道下，由于新华路为主干道，交通封闭　困难，通常的施工方法“明挖法”无法实施。　本工程场地地基土均属第四纪沉积物，通道上覆土层分别　是填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粘质粉土等，暗挖通道主　要通过淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土层，因此，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。设计采用管　棚法ｌ１　进行施工，在地下通道结构顶部较近处（约２～５ｍ）、　穿越现有地下管线或地质条件较差的部位，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。　ｌ　作收者稿简日介期：业胡２Ｏ庆１，工Ｏ伟—程Ｏ，师３男一，主Ｏ１８９　要７６从年事７工月作出：现生场，本总科监，代土表木。　工程专　图２—１注浆孔布置示意图　２０１０年５期总第１４３期　胡庆伟・二重管双液注浆加固技术在暗挖地道施：　中的应用　。９５‘　根据通道结构及地质状况，通道实行全段面加固，注浆孔　于开挖断面上呈正方形布置，注浆孔布置如图２—１所示，土体　加固长度取４ｍ。　剂的添加应根据现场的实际情况进行适当的调整。Ｃ液各成　分放入搅拌机的顺序依次为：水、外加剂、水泥，两种浆液在注　入之前必须搅拌均匀，并经常检查混合后的浆液凝固时间是否　适应现场施工环境。　３．４施工技术要点　（１）钻孔施工　①开钻前，严格按照施工布置图，布好孔位。钻机定位要　准确，根据不同入射角度钻进，要求孔位偏差不大于２ｃｍ，入射　角度偏差不大于１。；　②钻机就位后，开始钻孔，钻孔时应注意钻机的大臂必须　３施工条件及过程　３．１施工机具　钻机：ＴＸＵ一７５Ａ型，可以进行垂直孔、斜孔及水平孔的　钻孔及压浆施工，最长钻进５０ｍ；　压浆泵：ｓＹＢ一６０／６０型双液注浆泵：注浆液混合器及测　定器具；　ＳＪＹ一双层立体式搅拌机：喷头及凝胶时间测定仪，逆止　阀，消音器、灌浆管、阀门、压力表等。　３．２注浆参数　表１注浆施工参数　３．３注浆工艺　工艺流程：钻孔一注入浆液一拔出注浆管，封堵注浆孔一　冲洗注浆管一转入下一孔位施工。　二重管双液注浆工艺如图３—１所示：钻进时采用清水作　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２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，浆　液注入地层中，将混合室逐步向上回抽，使加固土体范围扩大。　注浆完成后，采用粘土或其他材料封堵注浆孔，防止浆液流失，　最后冲洗注浆管完成单孔施工。　图３—１二重管双液注浆工艺示意图　本次注浆分５组进行：第１组为周边止水止浆孔，孔中心　间距２００ｍｍ，孔深４ｍ，共５Ｏ个；第２组为２００ｍｍ间距布孔　区，孑Ｌ中心间距２００ｍｍ，孔深４ｍ，共４６个；第３组为６００ｍｍ　间距布孔区，孔中心间距６００ｍｍ，孔深４ｍ，共３个；第４组为　３００ｍｍ间距布孔区，孑Ｌ中心间距３００ｍｒｎ，孔深４ｍ，共９个；第　５组为４００ｍ＿ｍ间距布孔区，孔中心间距４００ｍｍ，孔深４ｍ，共６　个。　本工程采用浆液为Ａ液和Ｃ液的混合物，Ａ液为改性后　的水玻璃，Ｃ液由水泥、外加剂和水组成。外加剂主要是调节　浆液的可灌性和混合液的凝结时间，因此在施工现场中，外加　紧顶在掌子面上，以防止过大颤动。钻机先低速开孔，孔深达　３０ｃｍ后，方能转入正常钻速。钻孔时要控制好进水量，防止坍　孔；　③受钻杆自重的影响，钻杆钻孔方向（特别是拱顶和拱脚　处）要有一定的仰角，根据施工设计要求，钻孔有５。～１Ｏ。的外　插角。　（２）注浆施工　①安装注浆管：在注浆管加工时先在管上钻好Ｏ８ｍｍ、间　距２０ｃｍ梅花形布置的出浆孔。注浆管与钻孔之间采用锚固　剂封堵；　②配料：采用准确的计量工具，严格按照设计配方配料施　工；　③注浆：注浆一定要按程序施工，每段进浆要准确，注浆压　力一定要严格控制在０．３～０．５ＭＰａ，专人操作。当压力突然　上升或从孑Ｌ壁溢浆，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设　计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求；　④拔出注浆管，封堵注浆孔：注浆完成后，采用粘土或其他　材料封堵注浆孔，防止浆液流失；　⑤冲洗注浆管：注浆完毕应立即用清水冲洗注浆管，必须　采取适当措施处理废水，搞好清洁工作。　⑥每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。　３．５安全措施：　①建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度；　②钻机注浆泵及高压管路必须试运转，确认机械性能和各　种阀门管路，压力表完好后，方准施工；　③每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调　整到规定注浆压力位置；　④安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧　紧，确保联接完好；　⑤注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密　封胶冲式阀门破裂伤人；　⑥注浆时不得随意停水停电，必要时必须事先通知，待注　浆完成并冲洗后方可停水停电；　⑦注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械　和电器故障时能及时处理；　⑧注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、口罩和　手套等劳保用品，方可进行注浆施工。　３．６施工监测　注浆过程中，对影响范围内土体进行严格监测，注浆结束　后，进行原位试验、钻孔取样及室内土工试验，了解加固区域的　土体强度、变形特性等指标，对注浆加固效果进行评价。　为获得注浆过程的详细资料，验证二重管双液注浆处理软　弱地层的效果，在注浆实施阶段，每３０ｍｉｎ对地表沉降和土体　分层沉降测试１次；注浆结束的２４ｈ内，每３ｈ测试１次；地层　趋于稳定后，每ｄ测试１次。注浆施工结束２８ｄ后，采取室内　试验和静力触探等手段，对土体加固效果进行评估。　２０１０年５期总第１４３期　胡庆伟・二重管双液注浆加固技术在暗挖地道施工中的应用　・９６・　４效果评估　４．１地表监测评估　二重管双液注浆过程中，地表监测测点累计隆起量平均值　为２３．４ｍｍ．地表测点Ｄ１　Ｄ５累计隆起量随时间变化如图４　由表２可以看出：　（１）加固地层含水量有所降低，原地层含水量平均值　４１　，注浆后为３５．４　－－３９．４　；　（２）加固地层孔隙有所减少，原地层的孔隙比为１．１６，注　浆后为０．９０９～１．０６７；　１所示。　（３）土体强度有所提高，无侧限抗压强度由４０ｋＰａ提高到　５５．３～９８．３ｋＰａ，直剪试验的粘聚力ｃ大幅提高，而中值相应　减小；　（４）压缩性有所降低，压缩模量由３．１５ＭＰａ提高到ｌ３～　２３ＭＰａ。　从二重管双液注浆取芯情况和室内试验结果看，土体物理　力学特性有显著改善，注浆效果非常明显。　５结束语　通过现场的综合效果检查，表明二重管双液注浆可以提高　旧／／　一一二＿　图４　１　测点Ｄｌ—Ｄ５累计隆起量随时间变化情况　０　Ｃ　Ｃ　ＣＴ，　ｅ，一　　Ｃ．Ｉ　　土体强度、减小地层空隙和含水量、降低压缩性，达到软弱地层　加固的目的；施工中施工工艺的改善，可以有效控制注浆对环　境的影响，满足淤泥质软弱地层土体加固的需要。　对二重管双液注浆过程的监测资料分析表明：在注浆过程　中，通过严格控制注浆压力、注浆速度和注浆顺序。并根据监测　结果及时予以调整，是可以将注浆对地层和地中管线的影响控　制在允许范围内。　４．２原位试验分析　试验结束２８ｄ后，在试验场地地表进行了静力触探原位试　验，从静力触探结果看，注浆区域（深度３．５～５．５ｍ）的比贯入　参考文献　［１］ＤＢＪ一６１—１９９７，基坑工程设计规程Ｅｓ３．　［２］ＤＧＪＯ８　３７—２００２，岩土工程勘查规范［Ｓ］．　Ｅ３］ＪａＪ／Ｔ８８—２００７，建筑变形测量规程Ｅｓ３．　Ｅ４３董新平．软弱地层中管棚作用机理及管径因素研究　ＥＤ３．上海：同济大学，２００６．　阻力Ｐｓ均在２．０ＭＰａ以上，最大值在１０．０ＭＰａ以上。　４．３土工试验分析　同时在现场进行钻孔取样，在室内进行土工试验，试验结　果见表２。　表２室内试验结果　Ｅ５３陈浩，姜景山，姚海波．崇文门车站过既有线管棚施工　及变形分析ＥＪ３．隧道建设，２００６（ｔ）：７８～８Ｏ．　［６］郭景伟．地铁施工中的二重管注浆超前支护技术ＥＪ３．　市政技术，２００６（１）：１５—１８．　Ｅ７］董新平，胡新朋，周顺华．软弱地层管棚作用特性判别　和分析ＬＪ］．地下空间与工程学报，２００６（４）：６３１—６３４．　Ｅ８３董新平，周顺华，田永正．基于有限元设计敏感度分析　的管棚直径研究ＥＪ３．同济大学学报（自然科学版），２００７（５）：　５９７—６０１．　Ｅ９３董新平，彭中和．浅埋地下工程管棚法施工中合理管　棚直径分析［Ｊ］．岩土Ｔ一程学报，２００７（９）：１３５５—１３６ｏ．　（上接第１２９页）　工，在确保工程质量的条件下，提高了施工速度，降低了施工成　本。甬江特大桥索塔施工选用了先进的液压爬模系统，在施工　中取得了良好的经济、社会效益。　参考文献　Ｅｌｌ公路施工手册　桥涵ＥＭ３．北京：人民交通出版社，　２０００．交通部第一公路工程总公司．　Ｅ２３陈明宪．斜拉桥建造技术ＥＭ３．北京：人民交通出版社，　２００３．　Ｅ３３欧庆保．润扬长江公路大桥建设——斜拉桥ＥＭ３．北　京：人民交通出版社，２００５．　Ｅ４；汪溯．湛江海湾大桥索塔液压自爬模施工技术ＥＭ３．公　路，２００６．　图４—２液压爬模系统上塔柱应用　Ｅ５３袁对洲，陶建山，郑胜梅．ＤＯＫＡ爬模系统的设计特点　及在工程中的应用［Ｊ］．桥梁建设，２００６．　５结语　高耸结构物的高空施工，从满堂支架一直发展到爬模施