超前小导管技术在轻轨浅埋暗挖工程中的应用
摘 要:结合北京轻轨浅埋暗挖工程,介绍小导管注浆技术在软弱围岩地层中的应用及施工方法。
关键词:小导管;浅埋暗挖
在软弱围岩地层中施工,采用小导管超前支护预加固地层技术,通过注浆,使小导管周围土体固结成一拱形或梁式承载体, 在小导管及承载体的棚架作用下开挖下部土体既安全又稳妥, 有效地控制拱顶坍塌和地表沉降,防止出现涌水、流砂等现象。
1 工程概况
北京市城市快速轨道交通东直门段位于永定河冲积扇的中部,根据地质勘察报告,其结构顶部为粉质粘土、粘质粉土,洞身及洞底主要为粉细砂层、中粗砂,局部围岩为圆砾层。隧道围岩分类及土石可挖性均为Ⅱ级,结构下部位于潜水层中。
本工程中3 # 风井风道D -D、E-E 均采用浅埋框架结构,E -E 断面长22. 7m ,位于东直门外东中街下,其开挖断面较大 (11. 6m) ,地面下有污水管、上水管、电力管、热力管、电信管,共计23 条,地面以上为高层建筑,施工中要确保这些管线和建筑的安全。因此,拟采用小导管注浆预支护技术对软弱围岩地层进行超前支护。
2 注浆加固范围及小导管布设
开挖时超前预支护采用?42 小导管注浆加固地层。小导管沿开挖轮廓线从格栅腹部穿过,环向间距30cm ,单根长3. 5m ,仰角及外插角10° ～15°。布设范围一般布设于平板梁的顶部、拱形段在拱部120°角范围内,纵向每1. 5m 打设一排小导管(每隔3 榀格栅打一次小导管),两排小导管纵向搭接长度≥1. 0m。3 小导管加工制作与安装小导管采用? 42 钢管加工成花管,以便注浆。小导管前端加工成锥形,以便插打,并防止浆液前冲。小导管中间部位钻中6～8mm 溢浆孔,呈梅花形布置,间距15cm ,尾部0. 8m 范围内不钻孔以防漏浆,末端焊? 6 环形箍筋,以防打设小导管时端部开裂,影响注浆管联接,小导管加工成形见图1。
图1 注浆花管示意图
小导管采用电钻钻孔,钻孔成形后用高压风清孔,然后插孔, 插孔时用气动锤振入。对于砂类土,也可用?20mm 钢管制作风管,将吹风管缓缓插入土中,用高压风射孔,成孔后将小导管插入。4 浆液选择、配制及注浆
4. 1 浆液的选择
根据地下工程注浆施工经验,在砾砂层、中粗砂层,圆砾层中宜选用注水玻璃浆液,砾质粘性土及砂质粘性土中宜选用注水泥水玻璃浆液。
4. 2 浆液的配制
水玻璃浆液为硫酸与水玻璃配制而成。首先将98 %的工业浓硫酸稀释成18 %～20 %的稀硫酸,盛放在带标签的容器内待用。将40Be 的水玻璃稀释成20Be ,水玻璃模数为2. 0～2. 4 ,盛放在带标签的容器内待用。根据现场地质经试验后按一定比例将稀硫酸与水玻璃配制咸水玻璃溶液,通过双液注浆泵将水泥 —水玻璃双浆液注入土层。水泥浆水灰比为1. 25∶1～0. 5∶1 ,根据实际情况,通过现场试验具体确定。
4. 3 注浆参数的选择
配比根据现场试验情况确定,一般情况下水泥水玻璃= 1∶～1∶0. 8(体积比) 。扩散半径一般为0. 5～0. 6m ,固结土层厚1. 0 左右。单管注浆量为1. 45m3 。单管注浆量可按下式计算: Q = лRLη 式中:Q 单管注浆量,m3 ; L 导管长度,m ; η———围岩孔隙率, %。初压0. 3MPa ,终压为0. 6hPa。注浆压力应≤0. 6MPa ,否则浆液损失过大,造成浪费。注浆压力可按下式计算: P = (0. 4～0. 6)γh 式中:P 注浆压力,kPa ; γ 砂的重量,kN/ m3 ; h ———被注浆砂体的厚度,m。注浆过程根据实际情况确定,可以通过加入少量的磷酸氢钠来控制初凝时间,初凝时间一般控制在8～10min 左右。
原作者：王敦诚,胡方田
