滕云

摘要：本文以沈阳地铁4号线盾构区间为施工背景，分析了水平深孔注浆加固在地铁施工中端头加固的作用，怎样避让管线繁多的地层进行端头加固的种种措施。

关键词：端头加固;水平深孔注浆;地铁施工;盾构法施工

1.引言

目前，对于端头加固地层安全方面已有大量的研究，但对于水平深孔后退试注浆加固研究较少，其加固方案的设计关系到工程是否能安全出洞。

2.工程背景

2.1工程概况

盾构接收端位于观泉路站接收井，接收端头地质为砂层，砂层在地下水的作用下极易产生涌水、流砂，而此时盾尾后注浆又无法封堵，极可能通过盾体与加固土体间隙，洞门与盾体空隙涌出洞门。造成地面大幅沉降、塌陷、隧道下沉等严重安全、质量事故。接收端头距离洞门8m范围内，埋深约3m存在φ800及φ1200两条排水管线，为保证盾构机顺利出洞，端头加固方式由高压旋喷桩变更为深孔注浆加固方式。

本文章编制针对望花屯站～观泉路站区间观泉路站北侧接收端头土体加固。

2.2水文地质概况

本区间两层地下水，第一层为上层滞水，稳定水位深度为4.2m～9.2m，稳定水位标高43.88m～60.73m，主要赋存于粉质黏土⑤-1中，第二层为微承压水，承压水头高度为17.1m～17.9m，承压水标高41.2m～46.3m。承压水主要赋存于第四系上更新统浑河老扇冲洪积层的中粗砂、砾砂层。主要排泄方式为径流排泄和地下水的人工开采。地下水流向总的方向是由东向西。

3.总体施工部署

3.1施工条件准备

根据现场实际情况，采用扣件式脚手架搭设一个长8m、宽3m的工作平台，平台采用φ48架子管搭设，立杆横距1000mm、纵距为1000mm，步距为1500mm。离地200mm设扫地杆，平台搭设完毕，锁两道剪刀撑，外加三道抛撑。平台面采用3cm厚的木板满铺，根据水平孔孔位位置确定每层平台高度，四周做好防护围栏，要保证平台强度以便立钻打孔，确保施工安全。

3.2水平注浆施工思路

因施工工期要求紧，地面场地狭小，地下管线较多，加固施工采用水平双液注浆施工方案，进行水泥、水玻璃双液注浆，加固挤密、固结洞圈四周土体，使之形成一道帷幕加固体，从而达到止水加固土体的目的。

3.3水平孔位布置

单个洞门注浆加固孔位间距1.0m，孔深9m，成梅花型垂直于洞门布置;洞圈部呈放射状布置，孔位间距为1m左右，孔深4.2～9.4m不等。在水土压力作用下，注浆浆液向洞圈上部扩散比较容易。因此，注浆孔在洞圈下部应重点布置，以确保整个洞圈范围内全面得到加固。

3.4主要施工技术

水平注浆加固时采用水泥、水玻璃双液浆，从而克服单液浆水泥浆凝结时长并且不宜控制、结石率低等缺点。

3.5钻孔施工

钻孔时每钻进1m需进行封孔处理，封孔采用水玻璃加磷酸溶液，磷酸能有效加快水玻璃凝结时间，达到封孔目的。钻孔施工时首先将洞身上半部土体进行加固，使上部土体固结，然后进行下部土体加固，这样在下部土体加固过程中不会因为土体压力大而使浆液过多被挤压扩散到上部，从而取得更好加固效果。

3.6施工方案

首先由项目部采用地质雷达和人工挖探相结合方式对加固区周边区域进行探测，探明地下管线类型、规格、埋深及与加固区的位置关系，并进行标示、交底，我方根据项目部事先挖好的探槽后根据管线分布情况进行定位布孔，并规划钻孔角度，现场施工可根据物体及探坑情况进行优化调整。

4.施工准备

4.1技术准备

施工前，经项目部主管工程师复核后对施工人员进行技术交底和安全技术交底。

4.2施工现场准备

⑴管线已经按照图纸及现场确定位置，并进行管线标示及保护已到位;⑵施工用材料及机械设备均已进场且报验合格可以使用;⑶施工用水和施工用电落实到位。

5.施工方案

5.1注浆量计算

根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012粗砂、中砂注浆加固半径为0.8～1m，中粗砂天然孔隙比为0.75

孔隙率为                                ;加固地基體积为12*12*8*2

=2304m³;注浆量为2304*0.44=1013.76m³;考虑到浆液流失情况取系数1.1倍;实际注浆量为1013.76*1.1=1115.14m³。

5.2工艺流程

（1）测量定位

依据图纸及探槽开挖的实际情况，精确设定钻孔位置及钻孔角度。

（2）钻孔

钻机就位后，使设备平整稳固，在开钻前利用专业工具进行角度检测，并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均需对钻机调平校正，要求钻孔的倾斜度按照注浆范围适当调整，当遇到岩石时，采用金刚钻头。为保证钻孔质量，应注意：①在钻孔时，保证转速均匀;②在换钻杆时，钻杆提升和放下应保持方位一致，以免扩孔。

（3）浆液制作

按设计和现场值班工程师提供的配制浆液，浆液的比重符合要求，视情况如需增加添加剂，应按试验人员确定的参量进行添加，保证水泥浆液的配制质量。

（4）注浆作业

准备工作完成后方可进行注浆，首先向孔内注入少量清水后注入水泥浆液，注浆压力控制在2-4Mpa，采用后退式注浆工艺，由下至上逐渐加压。水泥采用国标硅酸盐PO42.5水泥，为减少地层加固过程注浆对临近桩基的影响，注浆采取跳孔施工。加固后的土体应具有良好的均匀性、整体性，同时做好注浆记录。

（5）设备及现场清理

5.3冒浆情况处理

注浆过程中要认真观察路面及其他易窜流浆液部位变化情况，由于浆液的进入，引起地层变化，封闭强度较低的地方，首先可能会冒出浆液，则需要在冒浆处加以堵塞，必要时采取间歇注浆方式，以保证浆液有效的注入。注浆量是否符合该地层特点是加固效果的体现，采用隔孔注入方式，这样既避免注浆孔互相影响，又使后注孔起到补充先注孔的作用，保证土体浆液扩散均匀。

6.结论

（1）水平深孔注浆可以有效避开地表管线进行端头加固作业，加固顺序为自上而下加固，首先对地表进行封浆处理，封浆采用磷酸加水玻璃溶液，每钻进约1m进行封浆，磷酸能加快水玻璃溶液凝固，达到封浆效果。封浆作用防止因注浆压力过大，浆液上涌冒出地表，引发地表隆起，造成管线破损。

（2）注浆时注浆压力控制在2MPa～4MPa，注浆压力过小或过大都会影响水平深孔注浆效果，注浆完成后需对注浆加固地层进行取样试验，达到图纸及规范要求后方可进行后续施工。