尚立斌

(中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300450)

1 工程概況

廣州市軌道交通十八號線和二十二號線及同步實(shí)施的場站綜合體設(shè)計施工總承包項(xiàng)目九分部土建工程，施工任務(wù)主要為一個中間風(fēng)井和兩個盾構(gòu)區(qū)間，線路總長度約4293m，盾構(gòu)區(qū)間長度為4192m。番南2號盾構(gòu)井至番南中間風(fēng)井區(qū)間全長2480.79m，隧道埋深25～38m，區(qū)間線路最大縱坡6.8‰。采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)管片內(nèi)徑7700mm，外徑8500mm，管片厚度400mm，環(huán)寬1600mm，共分為7部分。該區(qū)間地面建筑物情況見圖1。

圖1 番南2號盾構(gòu)井—番南中間風(fēng)井區(qū)間航拍

2 盾構(gòu)機(jī)位置概況

2.1 建(構(gòu))筑物概況

龍美村為區(qū)間正上方密集型村落，屬于二級風(fēng)險源，建(構(gòu))筑物多為4～6層框架結(jié)構(gòu)，主要用途為商鋪、住宅，條形基礎(chǔ)、天然基礎(chǔ)，基礎(chǔ)深度1～3m，人工挖樁基礎(chǔ)，樁深5～8m。盾構(gòu)穿越龍美村區(qū)段2倍洞徑埋深范圍內(nèi)建(構(gòu))筑物共363棟，其中隧道正穿68棟，側(cè)穿30棟(見圖2)。穿越距離638m，穿越里程YDK39+560.143～YDK38+922.143。

圖2 龍美村與隧道位置關(guān)系

周邊環(huán)境調(diào)查情況顯示，盾構(gòu)下穿龍美村區(qū)段范圍內(nèi)有較多線路管線，主要包括龍美大街2條中國電信番禺分公司光纖管線、2條番禺市政路燈管線、番禺區(qū)水務(wù)局2條給水管3條排水管；龍美村三至十六巷的排水管道和西約坊大街2條電力管線、1條排水管線和1條給水管線(見圖3)。

2.2 地質(zhì)特征

盾構(gòu)區(qū)間左線、右線下穿龍美村區(qū)段，穿越里程YDK39+560.143～YDK38+922.143，長度638m，隧道覆土厚度32.9～36.8m，盾構(gòu)穿越范圍內(nèi)隧道左線洞身地層主要為⑦強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖、⑧中風(fēng)化混合花崗巖、⑨微風(fēng)化混合花崗巖地層，右線隧道洞身地層主要為⑦強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖、⑧中風(fēng)化混合花崗巖、⑨微風(fēng)化混合花崗巖地層。穿越區(qū)段地層自上向下依次為①～②素填土層、⑤-2硬塑堅硬狀黏性土層、⑥全風(fēng)化混合花崗巖、⑦強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖、⑧中風(fēng)化混合花崗巖組成。盾構(gòu)下穿地層見圖4、圖5。

圖3 龍美村現(xiàn)場

圖4 盾構(gòu)下穿龍美村左線地質(zhì)

圖5 盾構(gòu)下穿龍美村右線地質(zhì)

3 施工準(zhǔn)備

3.1 施工材料

采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比取2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1四個等級，漿液配合比根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定，施工前根據(jù)施工用量提前購入水泥，水泥保存時不能受潮，底部墊高20～30cm。

3.2 施工設(shè)備

按照工程建設(shè)要求配備地面預(yù)注漿施工設(shè)備(見表1)。

表1 施工設(shè)備配置情況

4 施工工藝

4.1 施工方案

盾構(gòu)機(jī)下穿龍美村區(qū)段，右線盾構(gòu)機(jī)918～963環(huán)地質(zhì)為上軟下硬地層，隧道埋深32.85～36.15m，此處地質(zhì)為一個地層漏斗，地層裂隙發(fā)育，裂隙水較大，裂隙水從刀盤前方及盾體后方向盾構(gòu)機(jī)停機(jī)位置匯聚；左線盾構(gòu)機(jī)931～1005環(huán)所處地質(zhì)為上軟下硬地層，隧道埋深35.93～36.18m，多處地質(zhì)為地層漏斗，地層裂隙發(fā)育，裂隙水較大，裂隙水從刀盤前方及盾體后方向盾構(gòu)機(jī)停機(jī)位置匯聚。

右線注漿加固施工里程范圍為YDK39+562.21～YDK39+491.81，加固范圍埋深為35.9～32.9m，加固長度為70.4m；左線注漿加固施工里程范圍為ZDK39+540.45～ZDK39+471.65、ZDK39+454.05～ZDK39+438.05，加固范圍埋深為35.8～32.8m，加固長度為84.80m。加固工藝采用WSS后退式注漿工藝，鉆孔鉆至拱頂位置，對隧道拱頂至拱頂以上3m范圍內(nèi)進(jìn)行注漿加固，加固寬度為隧道外邊緣2m。右線孔位共20個，注漿加固面積為693.6m2，左線孔位共22個，注漿加固面積為1032.642m2；布孔間距為3m，注漿孔按梅花狀布置，距離刀盤前方約3～5m位置布孔；壓力控制在水壓力基礎(chǔ)上增加0.1～0.2MPa，水玻璃液和水泥漿配比為1∶1，初凝時間為45s，根據(jù)注漿的深度控制注漿壓力，注漿壓力不大于0.5MPa[1]。后續(xù)孔位根據(jù)管線具體位置和建筑物實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。部分孔位如果出現(xiàn)無法鉆孔情況根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)[2]。加固平面圖見圖6、圖7、圖8。

圖6 龍美村預(yù)注漿加固平面

圖7 左線預(yù)注漿加固剖面

圖8 右線預(yù)注漿加固剖面

4.2 注漿加固工藝流程

工藝流程見圖9～圖10。

圖9 注漿加固工藝流程

4.3 注漿加固施工

4.3.1 調(diào)機(jī)鉆孔

施工前應(yīng)先采用管線探測儀或人工開挖進(jìn)行管線探測，確定注漿孔位下方無管線后，方可進(jìn)行施工。鉆機(jī)就位后，應(yīng)將鉆機(jī)調(diào)放平穩(wěn)、水平，鉆頭對準(zhǔn)孔位，確保鉆孔與孔位一致。在方案預(yù)定的注漿位置處，利用鉆機(jī)動力扭矩帶動鉆頭進(jìn)行鉆孔。鉆進(jìn)時，保持鉆桿垂直，偏差小于1.5%，精準(zhǔn)地鉆到預(yù)想加固地層深度。當(dāng)鉆孔作業(yè)遇到不明障礙物時，立即停鉆，查明情況后方可繼續(xù)進(jìn)行鉆孔注漿作業(yè)。

圖10 WSS注漿工藝流程

4.3.2 注漿及封孔作業(yè)

在中粗砂層出現(xiàn)注漿滲透擴(kuò)散時，可采用超細(xì)水泥—水玻璃雙液漿進(jìn)行注漿固結(jié)；當(dāng)裂隙填充出現(xiàn)在斷層破碎帶時，可采用普通水泥—水玻璃雙液漿進(jìn)行注漿加固；如果擠壓填充發(fā)生在粉細(xì)砂層中局部空洞，則使用普通水泥單液漿擠壓填充的方法。雙液漿凝膠時間為30s～3min，注漿終壓不超過2MPa，注漿速度控制在60～120L/min，深孔注漿擴(kuò)散半徑為0.65～0.80m，注漿參數(shù)則是按照地層的實(shí)際情況進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn)的，過程中需根據(jù)底層情況及時調(diào)整相關(guān)參數(shù)[3]。此外，在注漿過程中，應(yīng)根據(jù)注漿壓力變化及時調(diào)整注漿參數(shù)。

開始注漿時，要根據(jù)地層地質(zhì)情況采用“小壓力、慢流度”原則進(jìn)行注漿。注漿開始后要及時通知測量監(jiān)控人員對周邊的房屋進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，注漿壓力控制在水壓力基礎(chǔ)上增加0.1～0.2MPa即可，終壓不超過2MPa，但不作為絕對標(biāo)準(zhǔn)。要根據(jù)房屋監(jiān)測情況，采用注漿量和壓力雙控措施，進(jìn)行注漿作業(yè)[4]。注漿過程中嚴(yán)格控制注漿壓力，實(shí)時關(guān)注注漿壓力表，當(dāng)壓力突然升高或者漿液從孔壁溢出時，應(yīng)立即停止注漿。待查明原因，確定調(diào)整注漿參數(shù)或移位等措施后方可重新注漿。

4.3.3 提拔和沖洗鉆桿

提桿時要嚴(yán)格控制回抽速度，確保勻速回抽且每次提距不大于20cm，提桿過程中要隨時觀察鉆機(jī)參數(shù)變化。當(dāng)提升到指定地層時采用雙液漿進(jìn)行封孔，將鉆具提升至地面，該孔的注漿結(jié)束[5]。

4.4 施工監(jiān)測

在房屋加固或上軟下硬地層及風(fēng)化槽注漿加固施工作業(yè)期間加強(qiáng)地表和建(構(gòu))筑物的監(jiān)測頻率，由原來的1次/d，升級為1次/1h。監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋給施工管理人員并轉(zhuǎn)告注漿隊伍，做到信息化施工。監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定后及時停止注漿，防止建(構(gòu))筑物因注漿過剩，產(chǎn)生傾斜、隆起。

4.5 質(zhì)量保證措施

采用普通硅酸鹽水泥做加固材料，進(jìn)料時要嚴(yán)格把關(guān)，每批水泥必須出具合格報告，并按批次進(jìn)行現(xiàn)場抽樣外檢，檢驗(yàn)合格后方可投入使用。水泥進(jìn)場后，應(yīng)墊高水泥臺，覆防雨彩布，防止水泥受潮結(jié)塊。施工現(xiàn)場每天量測漿液比重，實(shí)行定量加灰制，嚴(yán)格控制水泥用量?；覞{攪拌應(yīng)均勻并進(jìn)行過濾處理。噴漿過程中漿液應(yīng)連續(xù)攪動，防止水泥沉淀。

技術(shù)人員要隨班進(jìn)行注漿指導(dǎo)作業(yè)，針對發(fā)現(xiàn)的問題及時處理。認(rèn)真如實(shí)填寫施工記錄，真實(shí)反映注漿情況。要根據(jù)地質(zhì)條件的變化情況及時調(diào)整注漿工藝參數(shù)，以確保注漿的施工質(zhì)量效果。注漿完成后，應(yīng)及時進(jìn)行封孔，確保不溢漿、跑漿。整個注漿過程應(yīng)密切關(guān)注房屋沉降數(shù)據(jù)和地面隆起、出水等情況，同時監(jiān)測人員要加強(qiáng)對房屋和地表的監(jiān)測，及時反饋共享監(jiān)測結(jié)果。

5 結(jié) 語

本工程在地質(zhì)復(fù)雜的情況下，穿密集房屋群采用WSS深孔注漿施工技術(shù)，有效加固盾構(gòu)機(jī)刀盤上方不密實(shí)地層，增加周圍土體承載力，降低了盾構(gòu)機(jī)在上軟下硬地段掘進(jìn)中由于刀盤前方土體塌落導(dǎo)致的地面沉降、房屋開裂施工風(fēng)險，從而加快掘進(jìn)速度，確保施工安全，取得了良好的施工效果。