注漿法盾構(gòu)推進穿越已運營地鐵隧道

1、注漿法盾構(gòu)推進穿越已運營地鐵隧道    摘要:就注漿法在盾構(gòu)推進穿越已運營地鐵隧道中的應(yīng)用作一深入探討,并結(jié)合上海市軌道交通4#線盾構(gòu)推進穿越2#線(已運營)的工程實例,并在對工程地質(zhì)情況調(diào)查的基礎(chǔ)上,進行了嚴(yán)密的理論計算,確定了施工方案,實施過程中采用了“分段、跳環(huán)、跳孔、單孔分層多次高壓劈裂注漿技術(shù)”對兩隧道間軟弱夾層進行加固,注漿的同時在2#線隧道內(nèi)安裝電子水平尺進行實時監(jiān)測,工程取得成功。 關(guān)鍵詞:注漿;盾構(gòu)推進;穿越;已運營;隧道       上海市軌道交通4#線工程張楊路站浦電路站區(qū)

2、間隧道位于世紀(jì)大道及福山路之下,北起張楊路站(與地鐵2#線東方路站相鄰),南至浦電路站,全長670,根據(jù)提供的路線平面圖及剖面圖:該區(qū)段隧道在濰坊路、福山路及世紀(jì)大道交匯處從地鐵2#線下面斜交穿越地鐵2#線。為確保該區(qū)段隧道及運營中的地鐵2#線的安全。除盾構(gòu)推進過程要求采取必要措施外,還必須對近距離隧道間軟弱土夾層進行加固。1 加固措施      盾構(gòu)在推進過程中會對周圍的土體造成的不定量的超挖(或欠挖)和擾動,使隧道軸線附近的地面以及地下構(gòu)筑物造成一定量的沉降影響。而所穿越的地鐵2#線位于4#線隧道上方,最近的距離為1.045。并且4#線隧道

3、以379.851半徑斜線穿越運營中的地鐵2#線隧道,這將增加對隧道周圍土體的擾動和超挖。雖然在推進過程中對同步注漿也有非常嚴(yán)格的控制,但同步注漿為惰性漿液,考慮到惰性漿液凝結(jié)時間長、強度低、不穩(wěn)定等諸多不利因素,因此在盾構(gòu)順利穿越2#線后,必須對近距離2條隧道間軟弱土夾層進行加固。經(jīng)多方論證,并充分考慮加固施工的可行性、安全性及操作的可控制性,最終選定雙液注漿加固。注漿加固利用管片上的注漿孔。注漿加固分4步進行:      (1)隧道盾構(gòu)施工后,在保證注漿對盾構(gòu)推進沒有影響的前提下,對隧道進行雙液同步注漿加固。具體實施為:在盾尾后58環(huán)處從隧道

4、上部預(yù)留注漿孔進行同步注漿,在盾尾后10環(huán)以后從隧道下部預(yù)留注漿孔進行同步注漿。      (2)在同步注漿施工過程中,在對地鐵2#線有影響的施工區(qū)段從隧道頂部90°范圍內(nèi)的預(yù)留注漿孔中打入適當(dāng)數(shù)量的預(yù)埋注漿管,預(yù)埋注漿管深度暫定為3,如孔位距地鐵2#線隧道管片外壁距離不足3時,預(yù)埋注漿管打入深度為距地鐵2#線隧道管片外壁20左右。預(yù)埋注漿管打入后,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和實際要求,隨時準(zhǔn)備進行跟蹤注漿加固,以達到保護地鐵2#線的目的,在變形較大時起到一定的糾偏作用。      (3)在同步注漿

5、施工過程中及結(jié)束后,對地鐵2#線有影響的施工區(qū)段范圍內(nèi)的惰性漿液進行置換注漿加固(置換注漿加固為雙液注漿),以徹底置換掉惰性漿液,置換注漿加固范圍為管片外0.5。      (4)在隧道置換注漿施工結(jié)束后,對該區(qū)段兩隧道間軟弱土體進行雙液注漿加固。加固區(qū)段為下行線隧道341451環(huán)、上行線隧道114239環(huán)。施工范圍為隧道頂部90°范圍內(nèi)的5只預(yù)留注漿孔以上、地鐵2#線中心線以下范圍內(nèi)的土體,加固后的土體應(yīng)有良好的均勻性和較小的滲透系數(shù),注漿加固后土體強度要求1.2。兩條隧道推進結(jié)束后,根據(jù)實測資料,可對變形較大的部分,打開預(yù)留的注漿

6、孔,進行再注漿,達到控制變形的目的。2模擬實驗      在盾構(gòu)穿越地鐵2#線前,在福山路上布設(shè)兩排深層沉降監(jiān)測點,模擬盾構(gòu)穿越地鐵2#線時現(xiàn)有隧道沉降情況,用以指導(dǎo)盾構(gòu)穿越地鐵2#線時的施工參數(shù)。      因受模擬推進區(qū)段路面實際情況的影響,經(jīng)與管線及道路管理部門協(xié)商,根據(jù)沉降槽對稱性原理,點位從隧道軸線上方向單側(cè)布設(shè)。具體位置布設(shè)在321、324、330、345、350及355處,每排12只測點,測點深度軸線點距離盾構(gòu)面1.40。模擬推進的目的是檢測所擬定的盾構(gòu)推進所有主動技術(shù)保護措施的實

7、際效果以及盾構(gòu)推進的過后惰性漿液同步注漿。雙液同步注漿、置換注漿,以及土體加固注漿和跟蹤注漿效果,用以指導(dǎo)正式穿越施工。主要檢測指標(biāo)是地面沉降量、盾構(gòu)上方1.4處土層垂直位移量。      模擬推進的長度為20m，前影響區(qū)20,后影響區(qū)10,共計50。      盾構(gòu)推進進入模擬區(qū)域, 在盾構(gòu)推進穿越深層監(jiān)測點前,測點有一個持續(xù)緩慢的隆起過程，在盾構(gòu)推進穿越深層監(jiān)測點后, 測點有一個持續(xù)緩慢的沉降過程。在321、324、330點的累計沉降由正變?yōu)樨?fù)數(shù)時,開始對上述區(qū)域的隧道頂部進行注漿補漿施工。

8、在SC345點的累計沉降接近為零時開始對345點對應(yīng)區(qū)域的隧道頂部進行注漿補漿施工。在350、355點開始出現(xiàn)明顯沉降加速趨勢時,對350、355兩點對應(yīng)區(qū)域的隧道頂部進行注漿補漿施工。      注漿施工以少量多次為原則,在測點剛脫出盾尾時,測點沉降速度較快,注漿補漿每天施工12次,每次注漿量400/孔;經(jīng)過幾次注漿后,測點沉降速度變緩,注漿補漿改為每23施工一次,每次注漿量400/孔;當(dāng)測點穩(wěn)定后,補漿施工不再進行。      根據(jù)沉降觀測記錄顯示,在注漿補漿后,觀測點有明顯的回升,經(jīng)一段時

9、間的穩(wěn)定后再次沉降,但沉降速率明顯減慢。注漿施工控制以少量多次,每次注漿后以達到穩(wěn)定測點并略有回升為原則,單次注漿應(yīng)將其抬升量控制在1.02.0以內(nèi),如此反復(fù)多次,以達到穩(wěn)定的目的。      根據(jù)模擬實驗結(jié)果,在隧道管片完全脫出盾尾及其后面附屬設(shè)備的這一時間段內(nèi),通過同步補充注漿,可以將地鐵2#線的沉降控制在34以內(nèi),為后續(xù)置換注漿、土體加固注漿及跟蹤注漿創(chuàng)造了有利的時間和空間效應(yīng)。在后續(xù)注漿施工時,再將地鐵2#線逐步恢復(fù)到原位。3 施工技術(shù)要點      (1)注漿孔選擇、布置:該本次雙液注

10、漿孔布置在上行線隧道117239環(huán)、下行線隧道341451環(huán)的拱底、標(biāo)準(zhǔn)、鄰接塊中預(yù)埋件1和預(yù)埋件4的壓漿預(yù)留孔內(nèi)(土體加固注漿及跟蹤注漿僅利用頂部5只預(yù)留注漿孔),隧道管片每環(huán)間距1.2,每環(huán)中預(yù)留孔為16只。      先用沖擊鉆將預(yù)留孔疏通,置換注漿將1.0的注漿管振動插入孔內(nèi)至隧道管壁外側(cè)0.5處;土體加固注漿及跟蹤注漿將1.0的注漿管采取內(nèi)絲連接振動插入孔內(nèi)至隧道管壁外側(cè)要求的深度處。隨即將特制的防噴裝置安裝好,并將單向球閥接在注漿管上,以便注漿。若出現(xiàn)有漿液或地下水滲漏的情況時,先將防噴裝置安裝在預(yù)留孔中,并接上單向球閥,直接將安裝

11、有防漏密封圈的注漿無縫鋼管打入注漿孔至設(shè)計深度,以達到防止地下水或漿液滲漏的目的。(2)施工流程。同步注漿施工流程見圖1。       置換注漿、土體加固注漿、跟蹤注漿施工流程:確定孔位疏通預(yù)留孔振插注漿管安放防噴裝置配漿注漿拔管分層注漿拔管孔口注入封閉漿洗漿管移位。(3)雙液漿配比:為盡量減少注漿過程對地鐵2#線及周邊環(huán)境的影響,經(jīng)過計算及實驗,選用收縮率小于5%的漿液配比,具體如下:甲液為水水泥粉煤灰膨潤土=10010010058;乙液為35°水玻璃3050。      如注漿孔需

12、多次打開重復(fù)注漿,雙液注漿施工結(jié)束后,在洞口區(qū)域注入適量的封閉漿以保證再次注漿時注漿孔能順利被打開。    (4) 施工技術(shù)參數(shù):注漿壓力:0.5;注漿流量:1015/;注漿量:200400/孔(同步注漿、置換注漿);雙液漿初凝時間:3045。(5) 漿液形成、運輸與注漿過程,同步注漿、跟蹤注漿及二次置換注漿,注漿設(shè)備跟在盾構(gòu)機后,材料用電瓶車運入隧道,根據(jù)需要,隨時進行注漿。      穿越區(qū)域土體加固注漿施工時盾構(gòu)推進已結(jié)束,對象為下行穿越地鐵2#線的軌道交通4#線內(nèi)預(yù)留孔向外進行,由于地鐵隧道內(nèi)空間

13、有限,僅在地鐵車站兩端頭口與地面相通,給運輸施工設(shè)備與材料帶來困難,針對具體情況,采取如下措施:      地面拌漿:設(shè)置地面拌漿,依據(jù)漿液具體配比分別配成甲液、乙液,儲于地面儲漿桶內(nèi)。      輸漿管輸送漿液:將配成的甲、乙漿液分別通過輸漿管輸送入隧道。      隧道內(nèi)混合:將通過輸漿管輸送來的甲、乙兩液按一定比例混合后立即用注漿泵注入孔內(nèi)。      注漿順序:為減少漿液滲漏,降低注漿壓力

14、,采取分段施工形式,以每50環(huán)為一個施工段,每段實施施工一環(huán)跳三環(huán)的跳環(huán)形式施工,每環(huán)一次施工受力均衡的23只孔。置換注漿實施一環(huán)隔三環(huán)施工。同時,根據(jù)監(jiān)測情況調(diào)整注漿量和壓力,注漿結(jié)束后,拔除注漿管,封閉孔口。      (6)注漿壓力及流量控制:注漿壓力控制在0.5以下,注漿流量控制在1015/。      (7)注漿量控制:同步注漿根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),注漿量在200400/孔范圍內(nèi)調(diào)節(jié),注漿以少量多次為原則,結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù),按照規(guī)定抬升量進行控制。置換注漿注漿量為400/孔,2400/環(huán);同時結(jié)合

15、注漿壓力進行控制。跟蹤注漿注漿量按實際要求而定。雙液注漿注漿量根據(jù)每段加固土體方量以及所要加固的土體進行調(diào)整,、1層土要求加固體的值增加約1倍,根據(jù)施工經(jīng)驗,注入漿量為加固土體方量的20%(即水泥摻入量約5.5%),同時結(jié)合注漿壓力進行控制。每只孔分為6個注漿段,每次施工一個注漿段,各個注漿加固段注入漿量分別為：      5.66.1:0.2763; 5.15.6:0.2523; 4.65.1: 0.2293;4.14.6m:0.2053;3.64.1:0.1813;3.13.6:0.1583;每只孔總計注入漿液方量為1.3013。-2層土因

16、原狀土較高，注漿時漿量適當(dāng)減少。      (8)注漿時間的選擇:除2#線隧道發(fā)生較大變形需及時糾偏外,注漿時間選擇在地鐵2#線停運的23:00至次日凌晨6:00,以保證注入的雙液漿有一定的凝固時間,提高加固效果。(9)工程施工中遇到的問題和解決辦法:      防噴:隧道外地下水十分豐富,局部較深處甚至有承壓水,在疏通預(yù)留孔及放置注漿管時,采用特制防噴裝置,防止地下水滲漏和噴射,確保隧道安全;同時在注漿過程中,確保注入漿液初凝時間滿足配比要求,使?jié){液盡快凝固,減少地下水和漿液滲漏。 

17、     漏漿:具體施工中可能由于注漿管插入預(yù)留注漿孔后,在注漿的同時可能會造成沿注漿管外側(cè)返漿、冒漿及臨近孔冒漿現(xiàn)象。采用特制的防噴裝置,進行防噴和堵漏,施工結(jié)束時,待雙液漿初凝后將注漿管拔出,清洗孔口,用專用蓋封閉,并將現(xiàn)場清洗干凈。      頂壁鄰接塊預(yù)留孔距地面較高不利于施工的解決辦法:針對離開隧道底部有一定距離的標(biāo)準(zhǔn)塊、鄰接塊高空斜向成孔和注漿,采用現(xiàn)場搭建可移動工作平臺解決施工困難。4施工監(jiān)測      在4#線隧道及地面布置測點對注漿全過程進行跟蹤監(jiān)測和注漿后的延時監(jiān)測;在地鐵2#線隧道內(nèi)布置電子水平尺進行24實時監(jiān)測;以盡量減小注漿對4#線隧道、地鐵2#線和周邊環(huán)境的影響,并根據(jù)測量數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工參數(shù)和施工順序,做到信息化施工。5 結(jié)束語      在上海地鐵建設(shè)施工中盾構(gòu)法推進穿越已建成并投入運營的地鐵隧道,此前僅人民廣場站地鐵2#線穿越地鐵1#線有過一次。但上次穿越區(qū)域緊鄰車站,且穿越形式為直交穿越,其對1#線的影響程度較小,緊鄰車站又為其糾偏和加固等提供了十分便利的條件。而本次穿越區(qū)域在遠(yuǎn)離車站的隧道區(qū)間中間,埋深大,土質(zhì)差,且穿越形式為小角度弧形斜交