劉國棟， 袁馮丹， 許 超

(中交第二航務(wù)工程局有限公司工程裝備分公司， 湖北 武漢 430014)

0 引言

隨著我國地鐵建設(shè)的大規(guī)模開展，盾構(gòu)法以其安全、快速、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點，在城市軌道交通建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。地鐵盾構(gòu)隧道穿越城市密集區(qū)的頻率越來越高，且沿線一般存在大量建(構(gòu))筑物。盾構(gòu)在敏感軟弱地層中施工會對土體產(chǎn)生擾動，極易造成建(構(gòu))筑物不均勻沉降，甚至開裂、倒塌[2]。

目前常用的盾構(gòu)下穿建(構(gòu))筑物加固技術(shù)有建(構(gòu))筑物及其基礎(chǔ)預(yù)加固技術(shù)[3-7]和袖閥管跟蹤注漿加固技術(shù)[8-11]。李樹武等[12]選用擴(kuò)散式傾斜鉆桿回抽注漿法對隧道土體進(jìn)行注漿加固處理； 汪珂等[13]依托西安地鐵4號線區(qū)間隧道下穿和平門古城墻工程，采用袖閥管注漿加固及門洞鋼拱架支護(hù)等方法對城墻進(jìn)行加固處理； 吳昌將等[14]針對盾構(gòu)側(cè)穿鄰近古建筑物，采用MJS預(yù)注漿加固，并對加固效果進(jìn)行研究； 歐陽林等[15]采用高壓旋噴樁聯(lián)合袖閥管注漿加固法對路基進(jìn)行加固。以上研究取得了一定成果，但受環(huán)境、技術(shù)等條件的影響，均存在一定的局限性： 雙液漿加固漿液凝固時間短，滲透范圍小，難以形成均勻的加固體； MJS預(yù)注漿加固效果好，但造價較高； 袖閥管及高壓旋噴注漿設(shè)備難以進(jìn)入房間距狹小地帶作業(yè)。此外，上述技術(shù)還存在占用道路、城市地面二次破壞嚴(yán)重、接茬部位薄弱等弊端，施工易受地表建筑物及地下管線位置的影響，且施工過程中對居民生活影響嚴(yán)重。

鑒于此，本文以廣州地鐵14號線1標(biāo)盾構(gòu)下穿姓鐘圍房屋群為背景，將地面注漿技術(shù)與定向鉆孔技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行水平定向注漿加固。通過埋設(shè)預(yù)制鋼閥管，既可以克服地面建筑物和市政管線等的阻礙，實現(xiàn)對滲透性較好的砂卵層、巖層破碎帶及滲透性較差的黏性土層等軟弱地層的超前預(yù)加固和盾構(gòu)推進(jìn)過程中的跟蹤注漿，同時兼具管棚支護(hù)的效果，加固效果可靠。而且該技術(shù)可遠(yuǎn)離加固地點進(jìn)行作業(yè)，有效避免社會人員對施工的干擾，可為解決軌道交通建設(shè)過程中穿越密集房屋群工程提供參考。

1 工程概況

廣州市軌道交通14號線1期工程1標(biāo)段鄧村站—江埔站區(qū)間盾構(gòu)隧道下穿姓鐘圍房屋群(村民自建房)，房屋1—7層不等，基礎(chǔ)均為條形基礎(chǔ)，埋深1.5～3.0 m，抗變形能力較差。姓鐘圍區(qū)域地層自上而下依次為〈1〉人工填土、〈4N-2〉可塑黏性土、〈3-1〉粉細(xì)砂、〈3-2〉中粗砂、〈3-3〉礫砂、〈7-1〉強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖、〈8-1〉中風(fēng)化砂礫巖、〈9-1〉微風(fēng)化砂礫巖。

盾構(gòu)隧道穿越的主要地層為〈3-2〉中粗砂、〈3-3〉礫砂、〈7-1〉強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖、〈8-1〉中風(fēng)化砂礫巖。其中，〈8-1〉中風(fēng)化砂礫巖所占比例達(dá)到50%，巖石平均強(qiáng)度為20 MPa，最高強(qiáng)度為28 MPa，該段為典型的上軟下硬地層。注漿加固的目的層位為〈3-2〉中粗砂層和〈3-3〉礫砂層。

2 水平定向鉆孔注漿加固技術(shù)

2.1 設(shè)計方案

如圖1所示，姓鐘圍建筑群B-17—B-24建筑物左側(cè)共布置4個鉆孔。2#、3#鉆孔鉆探至B-19建筑物，加固B-17—B-19房屋基礎(chǔ)； 1#、4#鉆孔分別沿右線隧道邊線及頂線鉆進(jìn)，鉆探至B-24建筑物，加固右線隧道開挖輪廓以外的土體，提高其強(qiáng)度和自穩(wěn)能力。水平定向注漿加固技術(shù)如圖2所示，各鉆孔長度如表1所示。

圖1 注漿鉆孔平面布置圖Fig. 1 Plan of layout of grouting drilling holes

圖2 水平定向鉆孔注漿加固示意圖

Fig. 2 Sketch of horizontal directed drilling and grouting reinforcement

表1姓鐘圍水平定向鉆注漿鉆孔長度

Table 1 Lengths of horizontal directed grouting holes at Xingzhongwei section m

孔號造斜段長水平段長總長1#60.053.0113.02#50.020.070.03#61.220.081.24#68.060.0128.0共計239.2153.0392.2

2.2 加固范圍

注漿水平范圍與注漿孔布置、地層特點、注漿參數(shù)等相關(guān)。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，漿液水平方向擴(kuò)散距離取3 m，垂直方向以隧道頂線向上偏移3 m為鉆孔中心，鉆孔具體位置需要根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整。

3 水平孔鉆探工藝

3.1 管線探查

在施工前，采用開挖探槽和管線探測儀，探明管道的具體位置及延展方向，結(jié)合施工藍(lán)圖，分析管線的影響范圍。在保證加固效果的前提下調(diào)整施工孔位和施工角度，必要時申請管線改遷。

3.2 鉆探設(shè)備

選用TDX150鉆機(jī)，該鉆機(jī)采用全液壓驅(qū)動，履帶行走； 尺寸為17 600 mm×3 100 mm×3 350 mm，最大推進(jìn)回拉力為1 500 kN，最大推進(jìn)回拉行程為13 m。動力頭采用低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)驅(qū)動，2檔無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)簡單可靠； 齒輪齒條推拉給進(jìn)系統(tǒng)，運動平穩(wěn)可靠； 桅桿可在0～25°調(diào)整鉆機(jī)入土角度，并可前后移動； 整機(jī)重心低，穩(wěn)定性好。配有起重能力為3 t、可360°旋轉(zhuǎn)的隨機(jī)輔助吊車。

3.3 鉆進(jìn)泥漿

針對姓鐘圍房屋群基礎(chǔ)下伏砂層(〈3-1〉粉細(xì)砂層、〈3-2〉中粗砂層、〈3-3〉礫砂層)結(jié)構(gòu)松散、地下水位高的特點，選擇膨潤土水基鉆井液，泥漿主劑采用鉆井優(yōu)質(zhì)膨潤土，加重劑采用重晶石粉，其他添加劑包括廣譜護(hù)壁劑、防塌防卡劑、地層增壓劑、純堿、植物膠等。鉆探泥漿材料、泥漿配比及添加劑量如表2所示。

表2 泥漿材料、配比及添加劑量對應(yīng)表Table 2 Materials and ratios of mud and additive dose

3.4 水平鉆孔測斜定向工藝

3.4.1 隨鉆測斜及施工

本工程采用泥漿脈沖式無線隨鉆測斜儀，鉆進(jìn)過程中及時測量井眼傾角、方位角和工具面角等參數(shù)，并通過泥漿脈沖形式將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面，經(jīng)地面控制系統(tǒng)分析處理后，得到實時的井眼軌跡參數(shù)。鉆機(jī)司操人員根據(jù)分析結(jié)果實時調(diào)整鉆進(jìn)角度，實現(xiàn)造斜段與水平段鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)變，為水平孔的鉆進(jìn)質(zhì)量提供保證。

3.4.2 定向施工

本工程定向糾斜設(shè)備采用φ153 mm導(dǎo)向鉆頭和螺桿鉆具。開孔軟土層采用導(dǎo)向鉆頭。導(dǎo)向板以一定斜度安裝在鉆頭前端，其工具面方向角等分為12份，在方向力作用下，鉆桿推進(jìn)時造斜。

轉(zhuǎn)向糾偏時換用螺桿鉆具定向施工，根據(jù)無線隨鉆測斜儀數(shù)據(jù)，地面鉆機(jī)調(diào)整鉆頭斜度向設(shè)計軸線方向靠攏，地面鉆機(jī)停鉆，通入鉆進(jìn)泥漿至螺桿鉆具以驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，從而實現(xiàn)定向。本工程開孔時即標(biāo)明鉆孔走向，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)軸線與鉆孔設(shè)計方位線基本重合，方位角控制相對容易。開孔入土角約15°(頂角75°)，為實現(xiàn)水平鉆進(jìn)(頂角90°)，造斜段增斜角度為15°。

3.4.3 特殊工況處理

3#孔采用導(dǎo)向鉆頭開孔，鉆進(jìn)至20 m位置(垂深5.17 m)左右，遭遇硬質(zhì)地質(zhì)體，排除管線及房屋基礎(chǔ)、樁等情況。鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向鉆頭進(jìn)尺異常緩慢，起鉆發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向板磨損嚴(yán)重(見圖3)，換用牙輪鉆頭(見圖4)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度明顯提高。

考慮鉆進(jìn)層段砂層分布不均勻，且地下水豐富，鉆孔施工時極易塌孔埋鉆，因此在注漿段采用鉆注結(jié)合的方法施工?；谔坠芏?，每鉆進(jìn)9 m進(jìn)行1次注漿，以將該段地層進(jìn)行預(yù)加固，直至鉆注至設(shè)計孔深位置。

圖3 導(dǎo)向鉆頭磨損情況Fig. 3 Wear of guide bit

圖4 牙輪鉆頭Fig. 4 Cone bit

3.5 注漿管下放及環(huán)形空間充填

3.5.1 套管下放及固管

開孔時，采用φ153 mm導(dǎo)向鉆頭鉆進(jìn)9.0 m后，換螺桿鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)2～3 m，下入φ133 mm×8 mm套管，待確定套管下至設(shè)計深度后，在套管內(nèi)下止?jié){塞，止?jié){塞一般下至距套管底部3～4 m處，檢查止?jié){效果，注入早強(qiáng)復(fù)合水泥漿固管。待套管外緣返出濃漿后，即停止注漿，再定量壓入清水。6～8 h后起塞，12 h后掃出套管內(nèi)距底部1.0～1.5 m以上的水泥漿，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)24～36 h，掃孔至原深，進(jìn)行套管內(nèi)壓水試驗(壓力2 MPa左右)，套管外不返水并達(dá)到固管質(zhì)量要求后，認(rèn)為固管合格，否則繼續(xù)固結(jié)。

3.5.2 注漿閥管下放

鉆孔至設(shè)計深度后，應(yīng)立即清理鉆孔，適當(dāng)加大泵量，進(jìn)行沖孔，攜出井底砂粒及大顆粒鉆屑。待井口返漿中無明顯巖粉時，進(jìn)行泥漿調(diào)整，加大泥漿相對體積質(zhì)量和黏度，防止巖粉沉淀及塌孔堵塞鉆孔，造成閥管下放困難。

泥漿調(diào)整完成后即可提鉆，提鉆過程中嚴(yán)格控制上提速度，避免提鉆引起的“負(fù)壓”抽吸效應(yīng)誘發(fā)塌孔。同時還需對注漿閥管進(jìn)行預(yù)處理，主要包括： 1)清理套管中的鐵屑，檢查兩端絲扣的質(zhì)量，除去毛刺；2)檢查閥管環(huán)槽質(zhì)量，將環(huán)槽打磨光滑，涂加潤滑油，并套上密封橡膠套。

提鉆及閥管預(yù)處理完成后，準(zhǔn)確丈量鉆具，校正孔深，按軌跡配備閥管，采用斜孔導(dǎo)向鉆機(jī)進(jìn)行套管逐段連接并按順序下放。

注漿閥管結(jié)構(gòu)如圖5所示，同樣分為造斜段和水平段2部分。造斜段不注漿，采用普通鋼管； 水平段需進(jìn)行定位注漿，采用φ108 mm×8 mm單向注漿閥管。閥管上每隔50 cm加工1條環(huán)槽，設(shè)計花眼，然后套上橡膠密封套，閥管間采用絲扣連接。

圖5 注漿閥管結(jié)構(gòu)Fig. 5 Overall structure of grouting valve pipe

3.5.3 環(huán)形空間充填

注漿閥管下放至設(shè)計位置后，應(yīng)立即采用充填材料進(jìn)行注漿閥管環(huán)形空間充填。充填材料既要滿足固管止?jié){的強(qiáng)度要求，又能被漿液壓力擊穿滲入地層實現(xiàn)加固目的。經(jīng)過多次試驗，本工程配制飽水砂層環(huán)形空間充填材料，滿足泵送要求，析水率在5 %以下、初凝時間為0.5～1 h、終凝時間為6～10 h、早期強(qiáng)度為1.0 MPa。充填步驟包括：

1)將φ50 mm鉆桿連接止?jié){塞下至離管底1～2 m，拉塞止?jié){。

2)壓注凝結(jié)材料，直至孔內(nèi)泥漿全部上返。

3)待孔口返出純充填材料后，壓少量清水替換鉆桿內(nèi)充填材料，悶壓1～2 h，提出孔內(nèi)鉆桿，下鉆掃孔，環(huán)形空間充填結(jié)束。

3.6 地面預(yù)注漿施工

注漿漿液以水泥黏土漿和單液水泥漿為主。注漿設(shè)備包括制漿系統(tǒng)、注漿管路、定位止?jié){塞和注漿泵等。注漿管路包括高壓膠管和φ50 mm鉆桿； 止?jié){機(jī)具為水力式定位止?jié){塞； 注漿泵采用NBB-390泵，該泵為臥式三缸單作用活塞泵； 采用氣胎離合器，使用和維修方便，操作簡單。

3.6.1 注漿材料

注漿材料主要包括復(fù)合水泥漿和黏土水泥漿。

復(fù)合水泥漿配比如表3所示，添加劑包括食鹽、三乙醇胺和穩(wěn)定劑。必要時可添加復(fù)合添加劑，以改變漿液凝結(jié)時間和析水率。配比相同的復(fù)合水泥漿與普通水泥漿析水率對比如圖6所示，可知： 復(fù)合水泥漿可明顯減小固結(jié)體積收縮，更有利于空隙的充填，保證加固效果。

表3 復(fù)合水泥漿材料配比Table 3 Composite grout material ratios

Fig. 6 Comparison of water splitting rate between composite grout and ordinary grout

黏土水泥漿以水泥、黏土、水玻璃為主要原材料，其配比如表4所示。考慮到本工程為加固工程，配制黏土漿采用優(yōu)質(zhì)紅黏土，水泥用量、黏土漿相對體積質(zhì)量和水玻璃用量均取上限。

表4 黏土水泥漿現(xiàn)場配比參數(shù)(2 m3)Table 4 Site matching parameters of clay slurry (2 m3)

復(fù)合水泥漿加固性能較好，但析水率高，砂層中注漿擴(kuò)散性能差，結(jié)石體固結(jié)收縮對地面沉降控制不利。水泥黏土漿具有良好的可注性和密實充填性能，凝結(jié)時間較長，堵水性能好。采用黏土水泥漿和復(fù)合水泥漿交替注漿，可實現(xiàn)同一注漿段定點、定量、多次重復(fù)注漿加固。

3.6.2 止?jié){機(jī)具

根據(jù)水平孔注漿的特點，本工程采用水力止?jié){塞，其結(jié)構(gòu)包括膠筒、充水高壓管及注漿花管等部件。在水壓力作用下，止?jié){塞膠筒產(chǎn)生橫向膨脹與鉆孔孔壁擠緊，起止?jié){作用。止?jié){塞與注漿花管通過絲扣連接，充水高壓管連接地面打壓泵，經(jīng)地面打壓泵控制，實現(xiàn)止?jié){塞的脹塞和解塞，為精細(xì)化注漿控制提供保障。

止?jié){塞下放過程中應(yīng)保證高壓充水管位于注漿管頂部并緊貼注漿管，避免充水管的閥管接箍部位被蹭破。注漿開始之前進(jìn)行壓水以檢驗止?jié){效果，孔口無返漿、返水時，表明止?jié){效果良好。

3.6.3 注漿施工工藝

待環(huán)形空間充填材料形成強(qiáng)度后，即可開始預(yù)注漿施工。采用分段注漿方式，分段長度為4.0 m，從孔底逐段后退注漿。首先下入水力式止?jié){塞至預(yù)定注漿段，然后充塞止?jié){并檢驗止?jié){效果，止?jié){效果符合要求即可開始注漿施工。注漿過程中嚴(yán)密觀測注漿壓力及流量，注漿壓力超限立即停泵檢查，單次注漿量達(dá)到3～5 m3即停止注漿，嚴(yán)禁超壓、超量注漿。每次注漿完成后，起出注漿管及止?jié){塞，用清水將注漿閥管沖洗干凈，防止殘漿堵孔，以實現(xiàn)各注漿段的重復(fù)注漿。

3.6.4 注漿壓力控制與結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

施工過程的難點之一是注漿壓力的控制。注漿壓力過大將導(dǎo)致地面變形超限、地表產(chǎn)生裂縫及地面冒漿等問題。注漿壓力不足則難以保證注漿效果。

在注漿施工過程中，漿液需突破橡膠密封圈，壓裂環(huán)形充填料進(jìn)入地層，啟動壓力必須保證漿液沖開閥管及環(huán)形充填料，結(jié)合軟土層袖閥管注漿施工經(jīng)驗，本工程啟閥壓力設(shè)計為0.2～0.6 MPa，在實際施工過程中，部分注漿段啟閥壓力峰值達(dá)到0.8 MPa，平均值在0.5 MPa左右。漿液突破密封圈及環(huán)形充填料后，存在較大的壓降，甚至無壓現(xiàn)象。啟閥階段壓力變化較大，壓力峰值持續(xù)時間短，控制的重點在于防止橡膠密封圈被壓裂。

本工程距離地面較近，注漿壓力的取值和控制應(yīng)確保地面不發(fā)生較大抬升。原則上注漿壓力不宜過高，設(shè)計注漿壓力警戒值為0.8 MPa，停泵壓力為1.5 MPa。施工過程中，嚴(yán)密監(jiān)視注漿壓力變化，當(dāng)注漿壓力接近停泵值時，及時停泵憋壓。

2#孔第3注漿段壓力變化情況如圖7所示，該段孔深66～70 m，垂深9.1 m。從圖7可以看出： 該段共進(jìn)行了4次注漿，注漿壓力隨注漿次數(shù)的增加而增加。在同一次注漿中，注漿壓力存在一定的波動，但總體為增加的趨勢。由于本工程還存在后期盾構(gòu)掘進(jìn)期間的跟蹤注漿，預(yù)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)由注漿壓力及注入量雙重指標(biāo)控制。注漿終壓根據(jù)工程經(jīng)驗確定為1.2 MPa，注入量標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計量的85%。

圖7 2# 孔第3注漿段注漿壓力變化曲線

Fig. 7 Grouting pressure curves of grouting section No. 3 of hole #2

3.6.5 注漿施工分析

本工程于2015年8月30日正式開始注漿， 10月5日預(yù)注漿施工正式完成，跟蹤注漿只有在盾構(gòu)推進(jìn)過程出現(xiàn)地面沉降異常時才啟動。漿液注入量統(tǒng)計如表5所示，37 d共注入267.5 m3漿液，其中復(fù)合水泥漿87.5 m3，黏土水泥漿180 m3。

表5姓鐘圍水平鉆孔預(yù)注漿注入量統(tǒng)計

Table 5 Statistics of pre-grouting amount of horizontal hole at Xingzhongwei section

孔號注漿長度/m開始時間結(jié)束時間注漿段數(shù)水泥漿/m3黏土漿/m31#5309-1410-021322652#2009-0509-29518.530.53#2008-3009-2551433.54#6009-2810-06153351共計1533887.5180

3.7 預(yù)注漿施工地面變形分析

在本工程施工之前，設(shè)置地表測量網(wǎng)，以實現(xiàn)對鉆探和注漿擾動地面變形的監(jiān)控。如圖8所示，地面變形監(jiān)測時共設(shè)置4個監(jiān)測斷面，分別編號為850、860、870、880，各斷面監(jiān)測點個數(shù)分別為5、2、4、2，共計13個。

3.7.1 鉆進(jìn)過程地表變形情況

鉆探施工期間，重點對鉆孔軸線附近的監(jiān)測點進(jìn)行觀測，1#、3#孔鉆探及環(huán)形空間充填材料待凝期間其軸線附近的監(jiān)測點的變形情況分別如表6和表7所示。

圖8 地表變形監(jiān)測斷面設(shè)置

Fig. 8 Layout of monitoring section for ground surface deformation

表6 1#孔鉆探期間地表監(jiān)測點變形情況統(tǒng)計

Table 6 Statistics of ground surface deformation monitoring points during construction of hole #1 mm

編號累計變化量1 d2 d3 d4 d5 d6 d850-20-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1850-30.10000-0.1860-1000000870-2000-0.1-0.1-0.1880-1-0.100000

表7 3#孔鉆探期間地表監(jiān)測點變形情況統(tǒng)計

Table 7 Statistics of ground surface deformation monitoring points during construction of hole #3 mm

編號累計變化量 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d850-40-0.1-0.1-0.1-0.1-0.1850-5000-0.10-0.1860-2000000870-400-0.1-0.1-0.1-0.1

從表6和表7監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出： 鉆探施工對地表變形基本無影響，實現(xiàn)對房屋住戶零干擾。采用高相對體積質(zhì)量、高黏度的化學(xué)泥漿，孔壁穩(wěn)定性控制良好，施工中保持孔內(nèi)地壓平衡，地表基本沒有發(fā)生變形。

3.7.2 注漿過程地表變形情況

在注漿施工期間，對各監(jiān)測點變形進(jìn)行測量，地表變形警戒值為10 mm。870-4監(jiān)測點變形曲線如圖9所示，可知： 注漿初期，870-4監(jiān)測點處地表變形較小，正式注漿開始后，地表有規(guī)律均勻抬升，注漿結(jié)束后，地表變形逐漸趨于穩(wěn)定，最大抬升量為5.1 mm。

注漿結(jié)束10 d后各監(jiān)測點的累計變形情況如表8所示，可知平均抬升量為4.9 mm，說明本次預(yù)注漿加固較好地控制了地表變形。

圖9 870-4監(jiān)測點變形曲線Fig. 9 Deformation curve of monitoring point 870-4

表8注漿后地表監(jiān)測點變形情況統(tǒng)計

Table 8 Deformation statistics of ground surface monitoring points after grouting

斷面編號變形/mm60 85012.625.334.943.553.160 86014.724.5斷面編號變形/mm60 87015.627.636.545.160 88014.925.6

4 應(yīng)用效果

4.1 加固效果評價

左右線盾構(gòu)穿越水平定向注漿加固區(qū)隧道軸線測點隆沉量情況如圖10和圖11所示，可知： 水平定向注漿加固區(qū)域，中間形成密集管棚加固聯(lián)合體，加固效果明顯，左線隧道靠近水平定向注漿加固區(qū)域軸線上的點隆起幅度更大，說明水平定向注漿改變了注漿位置處土體性質(zhì)，形成了強(qiáng)度較高的整體加固體。

水平定向注漿加固有一定效果，提高了近房屋側(cè)土體強(qiáng)度，改變了天然原狀土體顆粒組合形式，使得同一里程樁號處左右線測點隆沉幅度有明顯差別，左線隆沉幅度更大且大部分為隆起； 此外，水平定向注漿加固形成密集管棚式加固體的區(qū)域加固效果更好。

圖10 左右線穿越水平定向注漿加固區(qū)隧道軸線測點隆沉量對比

圖11 左線軸線測點與右線軸線測點隆沉幅度對比Fig. 11 Deformation amplitude comparison of measuring points between left line axis and right line axis

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

以MJS高壓旋噴樁加固為例，按加固長度60 m計，豎直偏角16°，平均樁長2 m，樁徑2 m，旋噴角度160°，設(shè)置2排咬合樁，則共需注漿3 768 m3，注漿單價為2 000元/m3，則注漿總費用為753.6萬元。而利用水平定向注漿施工總費用僅約為145.5萬元(見表9)，可節(jié)省費用600余萬元，水平定向注漿經(jīng)濟(jì)效益顯著。

表9水平定向注漿技術(shù)費用統(tǒng)計

Table 9 Cost statistics of horizontal directed grouting technology

單位工程名稱類別數(shù)量單價/元 總價/元鉆孔水平鉆孔392.2 m2 500981 250注漿單液水泥漿87.5 m375065 625黏土水泥漿180.0 m3600108 000措施費設(shè)備進(jìn)出場費200 000200 000監(jiān)測費100 000100 000共計1 454 875

4.3 社會效益分析

采用水平定向注漿技術(shù)，其施工作業(yè)區(qū)可避開人員密集的街區(qū)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離地下施工，不需要進(jìn)行管線搬移和房屋拆遷等工作，不影響交通和居民的正常生活，可大幅減少管理協(xié)調(diào)工作量，有助于緩解社會矛盾，保障社會穩(wěn)定。

5 結(jié)論與建議

1)水平定向鉆孔預(yù)注漿可實現(xiàn)對開挖影響范圍內(nèi)建筑物的遠(yuǎn)距離超前注漿加固，提高建筑物的自穩(wěn)定能力。在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，可根據(jù)地表變形監(jiān)測情況，及時進(jìn)行定點、定量精細(xì)化跟蹤注漿，有效控制建筑物的異常隆起和沉降，起到了很好的加固作用。

2)地層變化對水平定向鉆孔效率影響較大，需針對性地做好詳勘及應(yīng)對措施，合理配置鉆孔設(shè)備。

3)注漿后地表變形均呈現(xiàn)隆起態(tài)勢，但水平定向注漿壓力及注漿量均小于設(shè)計值，建議注漿期間加強(qiáng)監(jiān)測，并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整注漿參數(shù)。

4)由于水平定向注漿加固技術(shù)在城市軌道交通領(lǐng)域鮮有應(yīng)用，其施工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量檢驗方法等尚未統(tǒng)一，有待進(jìn)一步研究。