1 工程概況
隨著城市地下空間的開(kāi)發(fā)和利用，地下工程施工對(duì)附近已有建筑物的影響越來(lái)越受到關(guān)注。 深圳地鐵四號(hào)線(xiàn)二期工程區(qū)間隧道下穿梅觀(guān)立交橋群(K9+154一K9+266)便屬于此類(lèi)問(wèn)題。 為了盡量減小地鐵施工對(duì)立交橋樁基的影響，采用袖閥管注漿法對(duì)樁基周?chē)貙舆M(jìn)行注漿加固。袖閥管注漿工法是由法國(guó)Soletanche基礎(chǔ)工程公司于上個(gè)世紀(jì)5O年代首創(chuàng)的一種注漿工法，又稱(chēng)Soletanche 3-法。袖閥管注漿工法由于能較好地控制注漿范圍和注漿壓力，可進(jìn)行重復(fù)注漿，且發(fā)生冒漿與串漿的可能性很小等特點(diǎn)，被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最可靠的注漿工法之一[1 ]。該方法在注漿加固工程中近年來(lái)得到較廣泛應(yīng)用，深圳、廣州地鐵施工中曾多次采用袖閥管注漿技術(shù)加固地層，取得了良好的效果。深圳地鐵四號(hào)線(xiàn)二期工程區(qū)間隧道在K9+154一K9+266地段下穿梅觀(guān)立交橋群，梅觀(guān)立交橋群樁基離隧道的開(kāi)挖輪廓線(xiàn)最近僅5．46m，。隧道為單洞雙線(xiàn)隧道，隧道埋深約17m，采用礦山法暗挖施工和復(fù)合式襯砌。隧道為馬蹄形輪廓，開(kāi)挖斷面寬11．48m，高7．8m。采用超前小管棚、邊墻錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼筋格柵和噴混凝土聯(lián)合支護(hù)。如何保證地鐵區(qū)間隧道施工中樁基乃至梅觀(guān)立交橋群的安全性是本工程的重難點(diǎn)，也是本工程建設(shè)成功的關(guān)鍵。區(qū)間隧道下穿梅觀(guān)立交橋群地段，地質(zhì)情況非常復(fù)雜，為富水流沙地層。從地表至隧道頂部的上覆巖層依次是：人工填土、人工填石、礫砂、粉質(zhì)粘土、礫砂、礫質(zhì)粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化的粗?；◢弾r、強(qiáng)風(fēng)化混合巖。其中砂質(zhì)粉質(zhì)粘土為灰白色，由粗?；◢弾r風(fēng)化殘積而成，除石英外其它礦物均已風(fēng)化成粘性土，大于2mm的石英角礫含量小于2O ；全風(fēng)化的粗粒花崗巖除石英外其它礦物均已風(fēng)化成粘土。原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辨認(rèn)，具有微弱的殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。地下水主要為基巖裂隙水，賦存在風(fēng)化層中穩(wěn)定水位埋深在0．70—27．00m之間，涌水量約為1290m0／d。
2 袖閥管注漿原理
袖閥管注漿工法是在漿液經(jīng)過(guò)注漿泵加壓后，通過(guò)連通管進(jìn)入注漿管，聚集到袖閥管注漿管段，然后通過(guò)鉆有直徑為6ram的泄?jié){孔的PVC管(即袖閥管)，在內(nèi)壓力的作用下，將包裹在PVC外的橡膠圈脹開(kāi)和套殼料擠碎。當(dāng)壓力逐漸增大到一定程度，被加壓的漿液就會(huì)沿著地層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生充填、滲透、壓密、劈裂流動(dòng)，此時(shí)由于供漿量小于進(jìn)入量，壓力會(huì)自動(dòng)回復(fù)到平衡狀態(tài)，續(xù)后的漿液在壓力作用下，使得劈裂裂縫不斷向外延伸，漿液在土體中形成固結(jié)體，從而達(dá)到增加地層強(qiáng)度，降低地層滲透性的目的。逐次提升或降低注漿內(nèi)管即可實(shí)現(xiàn)分段注漿，袖閥管注漿原理。橡膠圈的作用是當(dāng)孔內(nèi)加壓注漿時(shí)橡膠圈脹開(kāi)，漿液從泄?jié){孑L進(jìn)入地層，停止注漿時(shí)橡膠圈在袖閥管外部漿液的作用下封閉泄?jié){孔，阻止泥土和地下水逆向進(jìn)入袖閥管內(nèi)。套殼料的作用是在袖閥管周?chē)纬删哂幸欢◤?qiáng)度的保護(hù)層，注漿時(shí)漿液在袖閥管有孔的部位擠碎套殼料，而上部和下部的套殼料仍具有一定強(qiáng)度，可以阻止?jié){液的上下流動(dòng)。這樣漿液就只在很小的范圍橫向流動(dòng)，以增加地層加固半徑。而雙塞管的作用是增壓，當(dāng)漿液通過(guò)注漿內(nèi)管進(jìn)入雙塞管后，漿液從內(nèi)管上的4cm長(zhǎng)的出漿孔流出。當(dāng)漿液進(jìn)入袖閥管和雙塞管中間時(shí)，在壓力作用下，橡皮帽被頂起，隨著漿液的聚集，壓力達(dá)到一定程度后，袖閥管外側(cè)的橡膠圈被脹開(kāi)，套殼料被擠碎，從而漿液被擠壓到地層中。袖閥管注漿需分段進(jìn)行，每段注漿應(yīng)一次完成。
3 袖閥管設(shè)計(jì)參數(shù)
為減小隧道開(kāi)挖對(duì)樁基的影響，袖閥管施工前在隧道和袖閥管設(shè)計(jì)位置之間打設(shè)2排 159分隔加強(qiáng)鋼管，鋼管的間距為0．4m，錯(cuò)開(kāi)布置，且深入隧道底板以下5m。為增大鋼管的剛度，在鋼管內(nèi)充填水泥漿。外圈袖閥管和內(nèi)排鋼管之距離為0．5m，鋼管數(shù)量共計(jì)為102根。鋼管施工好后，根據(jù)設(shè)計(jì)在樁基周?chē)┰O(shè)2圈 5OX3．5袖閥管，注漿孔間距為0．4m，設(shè)計(jì)鉆孔直徑~90mm，袖閥管共計(jì)174根(見(jiàn)圖3)。袖閥管成孔后用套殼料置換出護(hù)壁泥漿，套殼料的配比(重量比)為水泥：粉質(zhì)粘土：水=1： 1．5：2。套殼料養(yǎng)護(hù)5—7d達(dá)到強(qiáng)度0．3—0．5MPa后，在袖閥管內(nèi)放入雙塞注漿芯管進(jìn)行注漿。注漿材料為水泥、水玻璃雙液漿，水泥與水玻璃體積比1：0．5，水泥漿水灰比為1：1，水玻璃模數(shù)為2．4。注漿壓力控制在0．5—1．5MPa，形成注漿終孔直徑約為0．6m的止水帷幕。在注雙液漿時(shí)，每次雙塞管的提升高度控制在30—50cm。
4袖閥管施工
袖閥管注漿法主要施工流程，包括放樣定位和鉆孔、置換套殼料、插入袖閥管、注漿等。
4．1放樣定位和鉆孔先用全站儀通過(guò)基點(diǎn)坐標(biāo)在橋樁周?chē)胍恍┹o助坐標(biāo)點(diǎn)，再通過(guò)這些坐標(biāo)點(diǎn)，采用拉線(xiàn)和卷尺量測(cè)的方法定出鉆孔孔位。定出孔位后，用水泥砂漿在周?chē)庸獭Ｓ捎?b style="mso-bidi-font-weight: normal">袖閥管孔距僅40cm，為減小孔間的相互影響，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)每隔兩孔鉆孔注漿，待一排袖閥管孔注漿結(jié)束后，再對(duì)之間的袖閥管孔進(jìn)行鉆孔注漿，使得相臨孔間距達(dá)1．2m。先鉆外側(cè)～圈，注漿完成后，再實(shí)施內(nèi)圈鉆孔注漿。鉆機(jī)就位后，應(yīng)使其平整穩(wěn)固，在開(kāi)鉆前利用吊錘鉆頭和鉆孔的垂直度進(jìn)行檢測(cè)，并在鉆進(jìn)2m時(shí)及以后每加一節(jié)鉆桿均需對(duì)鉆機(jī)調(diào)平校正，要求鉆孔的傾斜度≤1 。在鉆進(jìn)的過(guò)程中，一般采用合金鉆頭，當(dāng)遇到巖石時(shí)，采用金剛鉆頭。橋樁的北側(cè)，在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)大概有3m左右厚的孤石存在，利用金剛鉆頭鉆孔取芯。為防止鉆孔的塌孔，采用泥漿護(hù)壁。在剛開(kāi)鉆時(shí)，由于泥漿的稠度不能夠達(dá)到護(hù)壁的要求，現(xiàn)場(chǎng)采用膨潤(rùn)土進(jìn)行調(diào)試，護(hù)壁泥漿比重為1．O5～1．12。泥漿的循環(huán)通過(guò)皮管和鉆桿連接完成，在泥漿循環(huán)的過(guò)程中，會(huì)把大量的粘土和砂礫循環(huán)到地面的泥漿池中，現(xiàn)場(chǎng)工人通過(guò)濾網(wǎng)將其從地面泥漿池中過(guò)濾出，始終保持泥漿的比重在1．O5—1．12之間。為保證鉆孔質(zhì)量，應(yīng)注意：①在鉆孔時(shí)，保證轉(zhuǎn)速均勻；②在換鉆桿時(shí)，鉆桿提升和放下應(yīng)保持垂直，以免擴(kuò)孔。
4．2置換套殼料成孔后立即通過(guò)鉆桿將套殼料置換孔內(nèi)泥漿，方法是將通過(guò)循環(huán)泥漿的管接到擠壓式注漿機(jī)上，在注漿壓力的作用下，通過(guò)鉆桿將孔內(nèi)泥漿置換成套殼料。套殼料在壓力的作用下，通過(guò)鉆桿進(jìn)入鉆孔底部，隨著套殼料的進(jìn)入，泥漿從地面孔口置換出來(lái)，置換出來(lái)的泥漿通過(guò)鉆孔口的泥漿溝排到泥漿循環(huán)池。在發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中含有套殼料時(shí)，停止置換。根據(jù)設(shè)計(jì)套殼料的配比為(重量比)水泥(P．032．5)：彭潤(rùn)土：水一1：1．5：2，實(shí)驗(yàn)室對(duì)試塊進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)得試塊三天平均抗壓強(qiáng)度為0．4MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4．3插入袖閥管在套殼料置換結(jié)束后立即插入袖閥管。由于每節(jié)袖閥管的長(zhǎng)度為4m，在插入時(shí)相鄰兩節(jié)袖閥管用長(zhǎng)度為20cm的PVC套管連接，采用U—PVC膠合劑將袖閥管和連接套管粘牢。第一節(jié)袖閥管安裝好堵頭，再對(duì)管中注入清水，目的是減小袖閥管的彎曲直。袖閥管每節(jié)連接好后，依次下放到鉆孔中，直到孔底，下放時(shí)盡量保證袖閥管的中心與鉆孔中心重合?，F(xiàn)場(chǎng)施工在地面以下一定深度是不注雙液漿的，所以在插入袖閥管時(shí)，在地面以下2m所用的管材為花管，即不在PVC管上鉆泄?jié){孔。同時(shí)應(yīng)保證袖閥管的上端頭露出地面20cm，再用套頭套牢，防止雜物進(jìn)入管內(nèi)。
4．4 注 漿套殼料養(yǎng)護(hù)5—7d，強(qiáng)度達(dá)到0．3—0．5MPa后，將注漿內(nèi)管與雙塞管連接好一起放至袖閥管底部，由下往上逐段注雙液漿，并嚴(yán)格控制注漿效果。根據(jù)試驗(yàn)室試配試驗(yàn)，當(dāng)水玻璃的濃度為30—35Be 時(shí)，雙液漿的凝固時(shí)間只有20多秒。而現(xiàn)場(chǎng)施工很難控制，極易發(fā)生堵管現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室多次試驗(yàn)，在通過(guò)設(shè)計(jì)和監(jiān)理的同意下，把水玻璃的濃度詞整為7—9 Be ，把雙液漿的凝固時(shí)間控制在180s以上。最終確定雙液漿的配合比，水泥漿的水灰比為1：1，水泥漿和水玻璃的體積比為1：1。實(shí)際注漿中，每根袖閥管的注水泥漿量為1．2m。，水玻璃漿量也為1．2m。，共注雙液漿2．4m?，F(xiàn)場(chǎng)注漿的工藝：①注漿內(nèi)管和雙塞管連接好放到袖閥管底部；②注漿內(nèi)管頂部和液壓法漿泵的出漿端連接，中間接有壓力表；③通過(guò)攪拌機(jī)配制水泥漿，把配制好的水泥漿通過(guò)注漿機(jī)注入到塑料容器中；④在另一塑料容器中，調(diào)制水玻璃溶液，使得溶液的濃度在7—9 Be 之間；⑤把液壓注漿泵的進(jìn)漿端分別放到水泥漿和水玻璃溶液中；⑥開(kāi)啟液壓注漿泵進(jìn)行注漿，水泥漿和水玻璃的體積比為1：1；⑦注漿壓力達(dá)到1．OMPa以上并持續(xù)30s后，上提注漿內(nèi)管，提升的高度控制在50cm以?xún)?nèi)。為防止?jié){液在注漿內(nèi)管和漿泵中凝固，當(dāng)兩容器中的漿液全部注入到袖閥管中后，需對(duì)注漿內(nèi)管進(jìn)行沖洗。方法是把液壓注漿泵的兩個(gè)進(jìn)漿端放人盛有清水的容器中，對(duì)袖閥管注入清水，注入的體積等于注漿內(nèi)管體積和液壓注漿泵進(jìn)出漿皮管的體積。注漿中應(yīng)密切注意注漿壓力的變化。每段注漿時(shí)，壓力表應(yīng)出現(xiàn)兩次峰值，在注漿剛開(kāi)始，出現(xiàn)第一次峰值，壓力達(dá)到1．2MPa左右，持續(xù)的時(shí)間很短；隨后壓力逐漸降到0．5—0．9MPa間的相對(duì)平穩(wěn)值，持續(xù)時(shí)間在一分鐘左右，壓力表出現(xiàn)第二次峰值，壓力約為1．3MPa，偶爾也能達(dá)到1．6MPa以上，將注漿內(nèi)管上提進(jìn)行下一段注漿。壓力表出現(xiàn)第一次峰值是由于套殼料引起的，當(dāng)套殼料被擠碎，這個(gè)峰值很快下降；隨著漿液的注入，地層中間的空隙被填充，注漿壓力也逐漸增大，達(dá)到第二次峰值。
4．5施工設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備包括：①鉆孔機(jī)械。采用XY一1AB型工程地質(zhì)鉆機(jī)；②注漿機(jī)械。套殼料置換泥漿時(shí)，所用的注漿機(jī)HJB一2型擠壓式注漿機(jī)，擠壓膠管內(nèi)經(jīng)~38mm。注雙液漿采用FBY液壓注漿泵，壓力范圍0．5—7MPa；③攪拌機(jī)。0．5m。容量雙桶攪拌機(jī)。
4．6現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)在橋的立柱上埋設(shè)檢測(cè)點(diǎn)，在地面袖閥管注漿和隧道開(kāi)挖通過(guò)橋樁基的整個(gè)施工過(guò)程中，對(duì)樁基的水平位移和豎向沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)．利用樁基的監(jiān)測(cè)信息指導(dǎo)施工。
5 結(jié) 語(yǔ)
深圳地鐵四號(hào)線(xiàn)上民區(qū)間下穿梅觀(guān)立交橋群，由于橋樁基離隧道開(kāi)挖邊界很近，隧道的施工可能給樁基的安全帶來(lái)極大隱患。本研究通過(guò)采用袖閥管注漿加固減小了下穿隧道開(kāi)挖對(duì)梅觀(guān)立交橋群樁基的影響，成功地解決了隧道下穿橋梅觀(guān)立交橋群的施工技術(shù)難題。袖閥管注漿的最大優(yōu)點(diǎn)是可以分段、定量和間歇注漿，能較好地控制注漿范圍和注漿壓力，可進(jìn)行重復(fù)注漿，且發(fā)生冒漿與串漿的可能性很小。袖閥管對(duì)改善地層條件和提高摩擦樁的承載力是一種較有效的方法，對(duì)粉質(zhì)粘土、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、礫砂和破碎巖體有著廣泛的適應(yīng)性。施工的關(guān)鍵是合理選擇雙液漿的配合比和注漿壓力。
本文引自http://down.zhulong.com/tech/detail_prof.asp?id=143116&pf=LQ