第2期(总第191期)中国水直总及电气化No.2(TOTAL No.191) 2021年2月China Water Power&Electrification Feb.,2021
DOI：10.16617/jki.11-5543/TK.2021.02.02
李铁柱
(中铁十八局集团市政工程有限公司，天津300000)
【摘要】地铁暗挖施工，对周边建筑物及管线的影响一直受到参建单位的重点关注，暗挖施工对多座建筑物和多条管线都有影响，且管线及建筑物建设时间久远，极大地增加了变形控制难度。采用袖阀管和深孔注浆对建筑物和管线进行保护，取得了良好效果，形成以下结论：地表袖阀管注浆可以有效地将开挖影响范围通过注浆加固体隔开，使开挖后土体变形大部分发生在加固体外侧，有效控制建筑物的变形；小导洞内深孔注浆使得管线下方加固体形成拱形保护壳，减小管线上方土体变形范围，使管线总体变形大大减小，施工期间沉降量最大仅为9.95mm；无论采用袖阀管注浆还是深孔注浆，其注浆参数的选取、施工工艺的控制等都需要结合具体地层参数及时调整，合理控制注浆量和注浆压力。 【关键词】地铁；袖阀管；深孔；注浆
中图分类号：O231.3文献标识码：&文章编号：1673)241(2021)02-005-06
Application of Sleeve Valve Pipe and Deep Hole Grouting in Subway Station Constrrction Building and Pipeline Protection
LI Tiezhu
.,Tianjin300000,China) (China Railway1"Bureau Group Municipal Engineering Co.,Ltd
Abstract:The influencc of underground exccvation construction on suirounding buildings and pipelines has always been the focus of the participation units.The underground exccvation construction has an impact on many buildings and pipelines, and the pipeline and buildings hava been buiW for a long time,thereby greatiy increasing the difficulty of deformation controi.The sleeva valve pipe and deep hole grouting are used to protect the building and pipeline,and good resultt have been obtained.The following conclusions are drawn.Surfacc sleeve velve pipe grouting can effectively separate the ecccvation influence area by grouting and adding solid.The r eforo,most of the soil deformation occur outside the solid aftee exccvation,thereby effectiveiy controlling the defor一切如新
mation of the buildings.The deep hoie grouting in the small guide hoie makes solid added below the pipeline form an arch protective sheli,thereby reducing the deformation range of soil above the pip3iin3and oducingth3oe3oaid3ooomation ooth3pip3iin3goatiy.Th3macimums3tim3ntamountduoingconstouction is oniy9.95mm.The selection of grouting parametere and the controi of construction technology should be adjusted in time accoodingtothespecioicooomation paoameteosoegaodieswhetheosieeeeeaieepipegooutingoodeep hoiegooutingisused oo
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施工技术
Construction Technology
not,and the yroutiny amount and yroutiny pressure are reasonably controlled.
Key words:subway；sleeve valve pipe；deep hole；yroutiny
闹市区的地铁，虽然在很大程度上提高了城市交通的便利性，但是也对城市老旧建筑物、管线的安全产生了一定的影响。注浆加固-1I.是地铁施工常用的建筑物和管线的保护方式，对注浆加固的机理和施
工工艺有不少学者和专家进行了研究。张明聚等⑺总结了实际施工案例，认为全断面和背后回填注浆对减少土体松散造成的沉降效果良好；李振钢⑻对以往注浆理论进行进一步改善，以使得这些理论更加符合实际；范培-9：采用深孔注浆加固土体，有效控制了隧道附近建筑的沉降，其最大值仅为7mm；彭海-10：总结了止水效果好、浆液凝结时间短的WSS注浆工艺，建议在类似地层施工中推广采用；张志华⑸认为地表袖阀管注浆加固施工之前，需先做试验段，以确定注浆施工参数；薛洪松等⑴心介绍了不同地层下深孔注浆施工工艺及注意事项。上述文献对袖阀管注浆和深孔注浆都进行了一定的介绍，但是并没有将二者结合起来；本文结合北京地铁宣武门站施工案例，介绍了袖阀管和深孔注浆在控制开挖过程中周边建筑物和管线沉降的关键技术，并对沉降长期监测数据进行分析，结果表明：袖阀管和深孔注浆加固效果良好，周边建筑物和管线沉降量控制在设计范围之内，可以在类似情况施工中推广。
1工程情况
地铁宣武门站为岛式车站，采用PBA暗挖施工。车站总长约220m，高约16.5m，标准段宽20.3m。导洞拱顶距地面约7.2m。
该站共设4个出入口（3号出入口预留）、2组风亭。车站主体共设置3个施工竖井，其中1号施工竖井与1号出入口结合设置；2号施工竖井为临时施工竖井；3号竖井与4号出入口及2号风道结合设置。小导洞单洞全长224.8m，采用台阶法施工（见图1）。
图1宣武门站施工平面
根据勘查报告，场地分布地层自上而下依次为杂填土、圆砾、粉土、卵石、风化泥岩、全风化砂岩、中风化砂岩、微风化砂岩等。结构所处地层主要为卵石圆砾，全、强、中风化砂岩和泥岩，拱顶主要位于卵石和圆砾层、底板位于中风化砂岩和泥岩层。
地下水水位稳定在在8.7〜14.2m之间，大气降水是主要的补给方式。第四系潜水水位变幅在1.5-2.0m之间，每年的3—4月及7—9月为高水位期。
2车站施工风险分析及处理方案
2.1车站小导洞开挖风险
小导洞开挖，其支护施工的主要风险因素有结构土体的不稳定性、不良地层、涌水涌砂等自身地质风险。
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施工技术
Construction Technology
2.2周边环境风险
宣武门站施工周边受影响的重要建筑物主要有财
政局家属楼、农业规划研究院、新宏信大厦、城乡建
设委员会培训中心。这些建筑物基本上为20世纪
80—90年代修建，以砖混结构加条形基础为主，对
沉降变形极为敏感，控制不好很容易出现变形开裂甚
至其他重大风险。周边管线主要有d600排水管、
DD700给水管、3200mm f1200mm暗渠等，管线年代
较久，材料有一定劣化，施工风险很高（见表1）。
表1车站周边风险情况
风险工程名称风险工程基本状况
等级（体系）
财政局家属楼
（砖混结构，条基埋深3.5叫
距离施工横通道封端8.56m）车站
主体侧穿重要市政建筑
三级
新疆农业规划
研究院
（砖混结构，条基埋深3.5叫
距离施工竖井10.00m）车站主体
侧穿重要市政建筑
三级
新宏信大厦
（砖混结构，筏板基础埋深
10.2叫距离施工竖井10.35m）
车站主体侧穿重要市政建筑
一级
城乡建设委员会培训中心
（砖混结构，基础及埋深不详，
距离施工横通道封端14.27m）车
黄金分割率站主体侧穿重要市政建筑
一级
d600排水管
车站主体垂直下穿d600排水管
（埋深4.0m，距离施工横通道拱顶
1.5m）
二级
DD700给水管
（铸铁管埋深-3.5叫距离大
里程端导洞拱顶最近1.7m）车站
主体垂直下穿
二级
3200mm X1200mm
暗渠
（砖砌管沟，埋深2.65m，距离
施工横通道拱顶2.15m）车站主体
垂直下穿
一级
挠脚心论坛
2.3风险处理方案
车站小导洞开挖风险主要从控制小导洞的开挖布局、优化小导洞的开挖方式及加强施工管理等方面采取措施，本文主要介绍对风险建筑物的安全的控制。
根据地铁1号线施工经验，结合相关产权单位提供的信息，通过和设计沟通和方案论证，对风险建筑物各方都建议采用袖阀管注浆进行加固，通过加强监测和反馈来及时调整施工参数，确保建筑物的安全。
对于受影响范围内的管线，在影响范围内的中上导洞和初支扣拱顶部进行深孔注浆，减轻车站暗挖施工对管涵的影响，防止其在施工期间渗漏水。
3建筑物保护袖阀管注浆关键施工技术
3.1注浆加固设计
采用袖阀管注浆加固措施，风险源基础4m范围内采用!48袖阀管进行注浆加固，间距600mm f 600mm梅花形布置，注浆扩散半径为500mm，打设深度应不小于较建筑物基础深4.0m（见图2）。
图2袖阀管注浆布置
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3.2注浆材料
袖阀管钢管规格为!48f5mm，采用体积比为1：1的水泥水玻璃双液浆，根据需要添加少量外加剂，以提高注浆效果。常用的添加剂有XEA抗裂微膨胀剂、速凝剂。注浆压力一般控制在1.0MPa。
3.3注浆施工流程
3.3.1钻机就位
钻机运至工作面，按钻孔位置摆放钻机并进行固定。
3.3.2钻孔及下管
钻机就位后，在施工管理人员的指导下调整钻杆角度，调整准确后，对准孔位。钻机成孔过程中，实时关注钻机动态，掌握地层地质情况对钻进的影响，及时根据情况调整钻机参数。如果钻进过程中有大量
施工技术
Construction Technology
水溢出，需要立即停止钻进，出问题并解决之后才能继续钻进。钻至指定位置之后，及时把袖阀管装入钻孔内部，并按要求封堵管口。钻孔误差见表2%
工程图学学报表2钻孔误差
项目钻机定位孑L位开孑L钻深控制标准/cm±2±2±2±10
3.3.3灌注套壳料
根据施工要求，套壳料应该钻一孔灌注一空，以防孔内坍塌和埋管％用泥浆泵将套壳料压入管内，通过压力将套壳料从孔底压到孔外，可以有效置换掉孔内泥浆，并且保证套壳料灌注饱满。施工中注浆泵压力要不小0.3MPa，同时在此压力下静压超过15s后才能关停注浆泵，以确保套壳料灌注密实度％
3.3.4注浆
待套壳料强度达到设计要求后，开始进行注浆。注浆根据现场情况可以完成一根注浆一根，也可以多
根完成后依次注浆％注浆按照由内到外、由下到上的顺序进行。如果出现串浆或冒浆，立即采用间歇式分次注浆，等到前期注入的浆液凝固后再进行注浆。袖阀管注浆采用后退式分层渗入注浆，分段长度在砂层中为0.75m，在粉质黏土层中为1.2m。严格控制注浆分段长度，保证注浆质量。注浆管施工工艺流程见图3%
图3注浆管施工工艺流程4管线保护深孔注浆施工关键技术
4.1深孔注浆设计
车站小导洞拱部的地层主要是圆砾层，开挖后地表沉降可能较大，为有效控制地表及管线沉降，保证管线在施工期间的安全，采用深孔注浆形成注浆加固硬层，对主体结构及风险源进行保护，减小施工扰动引起的结构沉降及管线变形超限。
按照相关规范及设计要求，考虑到本项目地质及水文特性，结合地下管线情况，对注浆参数及孔深进行综合调整。调整后的参数见图4、图5%
图4下穿管线全断面深孔注浆剖面
©22钢筋锚杆，间距L=1.5m
梅花形布置，间距500mmx500mm
0.3m厚止浆墙尸
2000
弋O.?m厚1骸庸___________
护內配双层钢筋网06.5@150计認00
L12000（每一柱浆长度12m，搭接2m）
图5深孔注浆孔位纵剖面
4.2注浆加固及止水原理
由于下穿管线建设年代较久，材质强度有一定幅度的下降，对施工扰动较为敏感，因此要考虑水对管线周边围岩的劣化影响。实际施工时采用二重管无收缩深孔注浆，该方法可有效挤出土层颗粒间存在的水，且能最大限度地保证原地层的稳定性，同时保证注浆浆液充满赋存水的空隙，使注浆加固效果满足要求。
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施工技术Construction Technology
4.3注浆施工工艺
4.3.1浆液配置及注浆量确定
4.3.1.1浆液配置
浆液材料主要由强度等级32.5的普通硅酸盐水泥和模数2.2〜3.2的水玻璃组成，并加入一定量的硫酸。配成后的水泥浆水灰比为1：1，水玻璃浆液为30〜35Beh
本注浆段地层主要为卵石层，选择水泥一水玻璃双液浆，注浆压力暂定为0.8〜1MPa，后期根据注浆效果和地层情况及时调整。
4.3.1.2注浆量
设计注浆扩散半径为0.6m，根据砂层渗透系数及地铁注浆规范对注浆量按
Q二AN"
傲世九重天起点
进行估算设计。
式中Q——注浆量，m3；
G-----被加固的土体体积,m3;
N-----地层孔隙率，圆砾层33%〜46%；
"——地层填充系数，一般取0.8〜0.9；
#---浆液损耗系数，一般取1.1~1.5%小导洞每延米土体注浆量Q二22.8f40%x0.85 f1.3二10.07m3%
4.3.2钻孔注浆
深孔注浆的孔位入射角区别较大，相关规范要求施工中孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1。％为保证注浆效果，洞内要提前留出钻机位置，待钻机就位后及时调整钻杆角度，调整到指定位置后，及时钻进，施工过程中确保钻机不得移位，也不得随意起降%
施工第一个钻孔时，需要慢速运转，待对地层情况有了更加详细的了解之后，及时调整钻机参数，加快钻机速度％
掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。钻孔和注浆都要按照由外向内的顺序进行，同一圈孔要间隔施工。
钻杆抽回幅度需要严格控制，每步抽回的幅度不大于25cm，抽回过程中要保证速度均匀并时刻关注注浆情况变化%
采用的A42套管钻机开孔后及时注浆，注浆过程中根据设计严格控制注浆压力。当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆％
4.4施工注意事项
注浆浆液的扩散半径受地质情况影响较大，为保证注浆效果，不发生串浆现象，需要采用跳孔的方式进行注浆，这样既可以保证浆液扩散均匀，又能使后注浆的孔起到填充先注浆孔注浆不足的作用%
注浆压力过大或者过小都会使注浆不能达到预期效果，甚至会对保护的管线产生不利影响，因此施工时需要控制注浆终压力不能高于规定的注浆压力值%为更好地了解设计注浆效果，施工前应该进行1孔的注浆试验，通过试验及时确定和调整注浆参数，以保证达到良好的注浆效果%
5施工监测数据分析
本项目建筑物和管线建设年代久远，对变形敏感度极高，为准确掌握建筑物变形情况，及时反馈并调整注浆机施工参数，对施工过程中建筑物和管线变形进行了长期监测（见图6、图7）%从图中可知，经过袖阀管和深孔注浆加固后，施工期间建筑物最大沉降量11.87mm，管线最大沉降量9.95mm，沉降量总体控制符合设计和规范要求，建筑物和管线安全能够得
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