城市地铁暗挖隧道软弱围岩全断面注浆施工技术

赵才　陈绍平

摘 要：结合工程实例，论述了地铁暗挖隧道隧道软弱围岩全断面注浆施工技术。

关键词：地铁隧道；软弱围岩；管棚；双液浆

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0062-01

随着我国城市轨道交通的不断发展，城市暗挖隧道施工越发标准化与规范化；对隧道施工也相应提高，特别是城市浅埋暗挖隧道施工中出现的软弱围岩地层，在施工中容易发生坍塌、涌泥等安全事故，该地段施工难度大、风险高，如何通过技术措施降低风险至关重要。本文以深圳市城市轨道交通2号线三期主体工程2131标莲塘站站后折返线区间隧道全断面注浆施工为例，介绍了在软弱围岩中通过超前全断面注浆施工技术措施，降低隧道施工安全风险，供参考。

1 工程概况

深圳市城市轨道交通2号线三期主体工程2131标莲塘站站后折返线区间隧道沿国威路敷设，平面线形为直线。断面结构为右线单洞单线及左线单洞双线+单洞单线的复合式衬砌结构。

隧道主要穿越全风化及土状强风化凝灰岩层，前者呈现灰黄色，原岩结构已基本破坏，具微弱的残余结构强度，该岩层遇水即崩解；后者呈现褐色、灰褐色，岩石风化剧烈，裂隙极为发育。隧道区域地处梧桐山山脚地下水主要赋存在风化岩中，水系发育，施工过程中地下水以淋雨状入隧道，洞内形成大量积水。

该隧道具有水文地质条件差、围岩风化程度高、自稳能力差，洞内渗水量大、施工难度高等特点。隧道施工过程中多次出现涌水及坍塌险情，后经过现场论证，在软弱围岩中结合使用大管棚或小导管对掌子面进行全断面预注浆施工，能够有效的加固地层，减少涌水、涌泥现象的发生，并降低安全风险。

2 全断面注浆工艺

隧道开挖前，通过超前预报及物探报告综合分析前方围岩特性，用于指导后续施工，未成形隧道软弱围岩主要分为两种形式：一种为全风化凝灰岩层，围岩自稳性差，遇水即崩解，此区段宜采用φ42mm钢花管对掌子面前方进行劈裂注浆，加固前方岩层；二种为土状强风化凝灰岩层，围岩自稳性一般，岩石风化剧烈，裂隙较为发育，此区段宜采用φ108mm钢花管对掌子面前方岩层进行全断面注浆加固止水。

2.1 注浆管安装工艺流程

注浆管安装工艺流程：掌子面封闭施做止浆盘→孔位定点放样→钻孔→钢花管制作及安装→注浆头及球阀安装。

2.2 注浆工艺流程

注浆工艺流程为：打开球阀→冲洗注浆管→连接双液注浆设备→配置浆液→注浆→关闭球阀，视情况可多次开阀注浆。

2.3 全断面注浆主要技术参数

全断面注浆范围为隧道开挖轮廓线外3米，注浆布置由工作面向开挖方向呈辐射状，钻孔均匀布置成圆形圈，保证注浆充分，不留死角。

注浆管主要技术参数分两种：（1）管棚注浆管规格为φ108*6mm热扎无缝钢管，管长7～15米，沿掘进方向12m一循环段，含3m止浆岩盘。呈600mm*600mm梅花型布置，外插角度3°～5°。（2）小导管注浆管规格为φ42mm*3.5mm热扎无缝钢管，管长6米，注浆沿隧道开挖方向6m一循环段，含1米止水岩盘。500mm*500mm梅花型布置，呈注浆管外插角度3°～30°。

2.4 注浆主要技术参数

（1）材料采用水泥～水玻璃双液浆，浆液浓度根据隧道围岩条件加以调整。（2）注浆压力一般静水压力为1～1.5Mpa，终压值较静水压力大0.5～1.5MPa；注浆实施过程中根据各段埋深，地质情况及注浆止水效果对浆液配比及注浆压力进行调整。

3 全断面注浆施工技术

3.1 注浆管施工

本隧道围岩基本为普通稍软岩石或土质，宜采用合金管钻进行钻进，以风动潜孔冲击钻进法为主。

钻孔前对孔位顺时针编号，钻孔顺序从隧道中心环向向两侧施工，并采取两边对称跳打的方式，钻孔时钻机操作距离不少于2m，注意控制打设方向，拱顶部位同一截面内注浆管接头数量不大于50%。

3.2 注浆施工

注浆材料以双液浆为主，单液浆为辅。

注浆前先进行现场试验，应对不同情况下的加固或止水要求，通过试验按实际情况确定浆液配合比，调控凝胶时间及浆液流速。凝胶时间主要影响因素有水灰比、水玻璃浓度、体积比等。经过实践形成浆液参数如表1（仅供参考）。

注浆过程中，掌子面注浆管须进行跳孔注浆，防止浆液串流，造成邻近注浆管封堵。以下结合表1中数据，不同情况下，注浆配比做相应调整。

（1）当初始注浆压力不大，且掌子面存在明水現象时，表明前方岩层裂隙较小、渗流通道较小或岩层中间存在微小水囊结构，宜采用凝胶时间短的配合比（如编号1～4都可）；（2）当初始注浆压力不大，且掌子面渗水严重时，宜采用凝胶时间较短的配合比（如编号1、3或4），封堵水路，起到止水作用。

3.3 注意事项

（1）注浆过程中，注意关注地表及洞内掌子面附近的监测数据，对监测数据进行分析，合理调整注浆压力及浆液浓度。（2）全断面注浆前掌子面封闭厚度须不小于500mm，避免注浆压力过大，掌子面被撑裂。

4 结语

在土体改良及加固地层方面小导管注浆比管棚管注浆效果要好，但小导管注浆完成后，开挖距离较短，总体施工工效较低，管棚全断面注浆则相反。

在隧道穿越软弱围岩施工过程中，充分考虑整个工程的经济效益，通过分析前方地层特性，两者结合使用或分段使用两种注浆方法；可有效防止隧道坍塌、涌泥及涌水等事故的发生概率，为隧道施工提供了安全保障。

参考文献

[1]崔玖江，崔晓青.隧道与地下工程注浆技术[M].中国建筑工业出版社，2011，（5）.

[2]地铁暗挖隧道注浆施工技术规程（试行）（DB）01—96—2004.

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[5]李丰果，俞建铂，宋金峰，李少利.深圳地铁暗挖区间隧道施工技术[M].中国铁道出版社，2015，（2）.