孟永升

北京地铁在第四纪软弱地层中采用浅埋暗挖法比较成熟，但含水地层在隧道施工中常出现突泥、涌水等现象，给施工造成非常大的安全隐患。在地表不具备降水的条件下，二重管超前深孔注浆作为浅埋暗挖法施工辅助措施——在确保隧道围岩稳定、控制地表下沉量发挥着越来越重要作用。本文结合北京地铁某项目工程实例，从二重管深孔注浆成孔工艺、注浆材料选择、浆液配比、注浆孔布置、注浆压力及注浆量控制进行详细分析,为后期施工提供经验。

随着城市轨道交通迅猛发展，面对各种的不同地质条件和城市复杂多变的周边环境，地铁隧道利用浅埋暗挖法进行施工就需根据不同地质条件采用相应辅助措施来确保施工安全。此文结合北京地铁某项目工程实例对二重管深孔注浆工艺进行深入分析,总结在富水砂卵石层二重管深孔注浆方式。

一、工程概况

北京地铁14号线右安门外站～北京南站区间位于北京市丰台区南二环外，自右安门外站沿凉水河北岸向东，穿越开阳里西巷、开阳里东巷、开阳路与北京南站预留工程对接。区间全长629m，为区间标准段面及长100m的渡线段，区间隧道埋深12.0～15.2m，采用矿山法施工。隧道开挖穿越地层为粉质粘土层、细砂层、卵石层，其中拱顶为粉质粘土层，拱顶以上粉质粘土层厚度0～50cm，粉质粘土层之上为砂卵石层。区间存在两层地下水，分别为水位埋深9.1～12.3m的上层滞水，水位埋深为20.8～22.6m潜水。

区间隧道沿玉林南路敷设，正上方穿越右安门外大队平房区、玛钢厂职工瓦房宿舍等，北侧分布有开阳里三区21#、22#楼、开阳里六区10#、11#、12#、13#楼，下穿开阳路及北京市市政处泵站管理所办公楼。区间隧道毗邻季节性河流——凉水河，为官厅水库泄洪河流，区间隧道与凉水河竖向位置关系见图1。区间周边管线众多，主要有Φ1800雨水管线、Φ1750污水管线、Φ1200上水管线、Φ500中压天然气管等。

粉质粘土层渗透系数非常小，受凉水河侧渗及周边带水管线渗漏影响，地表径流补给水无法下渗，长期以来形成丰富上层滞水，施工中出水量较大，水量达到100m3/h，出水情况见图2、图3。拱顶粉质粘土层较薄，滞水下渗，拱顶暴露时间过长，很有可能会导致小塌方，从而引发安全隐患，此工程中穿越的地表处有很多90年代建成的房屋，基本也都属于危房，同时施工不具备降水条件。因此隧道下穿过程中对地表沉降控制要求严格，施工风险非常大，为此提出采用二重管深孔注浆进行超前预加固地层以确保施工安全及减少地表沉降量。

二、深孔注浆方案

1.深孔注浆施工参数

（1）注浆孔布置

选取隧道上断面进行深孔注浆，共布孔100～150眼，注浆加固范围为隧道上断面180°，厚度为初支结构外2.5m，每一循环注浆长度为12.0m，开挖进尺10.0m，留止浆盘2.0m。

图1 区间隧道与凉水河剖面图

图2 潜孔钻成孔出水

图3 螺旋钻成孔出水

（2）注浆材料及注浆压力

根据地层情况，富水的卵石圆砾层、砂层注浆材料采用水泥～水玻璃双液浆；粉土层采用单液水泥浆。注浆压力控制在0.5～1.0MPa。

（3）注浆量计算

根据注浆量计算公式进行理论计算：Q=πR2hnαβ（R为浆液扩散半径，粉土取0.5m、卵石取1.0m； h为注浆段长度，取12m；n为地层孔隙率，据详勘粉土为0.375，卵石层根据经验取0.384；α为空隙填充系数，取0.8；β为浆液损耗系数取1.1～1.2）。

（4）掌子面封闭要求

每个循环进行掌子面封堵，掌子面止浆墙采用C25挂网喷射砼，砼厚度200mm，φ6.5@150×150mm钢筋网。

（5）注浆结束标准和注浆效果要求

当注浆孔达到设计终压，并稳定5分钟，或注浆量达到设计注浆量的80%，单孔注浆结束。

2.二重管深孔注浆工艺

（1）二重管注浆原理

二重管双液注浆是一种采用内外套管型式钻杆，携带钻头进行钻孔，待钻杆钻孔到位后利用注浆泵分别将两种浆液压入外管和内管，浆液在二重管的端头混合器内混合，通过滤网在水平方向实行高压喷射，

使土颗粒和卵石间的水受到挤压，在其空隙中充满浆液，从而使土层颗粒的空隙被填满，并达到固结状态，改善了土层工作状况。对于粘土及砂卵石地层，尤其是在地下水流动状态下易坍塌的地层，注入浆液能够使其形成自稳性的整体地层，起到加固、止水作用。二重管注浆可以根据地质条件选择合适的浆液，同时注入方式也可以选择充填、渗透、劈裂、挤密等注入方式，因此，二重管注浆能根据各种复杂的地层，更换浆液类型，首先复合式注浆，从而加固土体。

（2）二重管注浆优点

在长距离深孔注浆中，二重管注浆具有明显的优势。既可以在卵石层中直接穿过，同时出现塌孔时也可以直接进行注浆加固。当到达设计深度时，注浆可采用分段后退式施工工艺，保证达到注浆效果。

（3）分段前进式注浆施工

①分段前进式注浆原理

在掌子面施做止浆墙，止浆墙上采用钻机开孔并安装孔口管，在孔口管内分段注浆，这种方法称为分段前进式注浆。分段长度根据地质情况和注浆效果进行控制，一般循环进尺控制在3～5m。成孔后，先安装法兰盘，然后用注浆管注浆，浆液凝固后，拆除法兰盘，再钻孔，如此循环，直到达到设计要求。

②分段前进式注浆特点

此方法由外向内循环反复跟进式向前钻进注浆，这样可以保证钻孔都在加固的土体内进行，可以有效地阻止塌孔的发生，同时还能控制孔内的涌水。如果钻机钻进能力好，注浆长度课长达12m，保证了施工效率。

三、结语

本文依据工程实例富水砂卵石地层条件下进行二重管深孔注浆，对二重管水平注浆及分段前进式注浆施工工艺进行分析，选择合适的钻机和材料，严控施工过程，此施工工艺可以有效地解决塌孔和成孔难的问题。施工过程中，根据卵石地层孔隙率特点，控制注浆量和注浆压力，可以达到较好的注浆效果。同时，深孔注浆止水及加固地层，使得隧道安全可靠进行施工，达到较好的经济效益。