地铁工程中土体加固施工技术

1、地铁工程中土体加固施工技术 分别岛式地铁车站是近年来在复杂环境条件下消失的一种新型车站结构类型，其结构特点是上下行站台分别，分设于各洞内；线路分离从不通视的两个侧洞穿过；车站各洞室之间通过联络通道来实现客流衔接和换乘。此种结构一般为浅埋、大跨、动载和在脆弱地层条件下修建的小净距群洞结构，因为围岩较差，隧道开挖后，洞间土柱在多次扰动及地层荷载作用下极易塑化。因此，施工过程中如何确保洞间土柱的稳定是分别岛式地铁车站能否暗挖胜利的关键技术之一。为增加围岩体整体稳定性，提高其抗渗性，改善车站结构各硐室的整体受力性能，填充初支背后裂隙，控制地层变形，减小地面沉降，需要对洞间土体举行径向注浆加固。 1工程

2、概况 11车站结构 某车站主体采用单跨三洞地下局部双层分别岛式结构，南北向布置，中间为双层结构，两侧站台为单层结构，三洞间以通道相连，见图1所示。车站总长1692m，总宽度467m，线间距40m；中洞为单跨双层结构，埋深8m，宽度144m，高155m，采用洞桩法施工；侧洞为单跨单层结构，埋深14m，开挖宽度10810m，高度9435m，采用CRD法(交错中隔壁法)分为两层4个导洞施工；中洞与侧洞最小净间距仅为454m。 12工程地质与水文地质 车站主要通过第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层，地层从上至下依次为粉质粘土1、粉细砂3、中粗砂4、圆卵砾石、粉质粘土。中洞拱部、底部为粉质粘土

3、，边墙为砂卵层，勘察虽未测到上层滞水，但车站顶部为砂质粉土层，夹粉细砂3层，地下管线渗漏可形成上层滞水，分布极为不匀称，对暗挖施工的影响很大。潜水埋深1694l861m，赋存于圆砾卵石层和中粗砂1ZC中，潜水含水层位于结构中部，对主站体结构施工有影响。承压水埋深23832558m，位于结构底板附近，局部加深段高于结构底板。承压水顶面处的砂质粉土2层，受水位变化的影响，施工时极易产生液化。 2土体加固的目的 车站主体中洞与侧洞间距仅为456m，其主要地层组成为圆砾卵石层、粉质粘土层、粘土1层、粉土2层，均属级围岩。其中粉质粘土层、粘土1层、粉土2层大部分布有承压水，有一定的透水性，在地下水作用下

4、易发生涌水、涌砂甚至突水等现象；中侧洞围岩体中圆砾卵石层土体的稳定性较差，且局部为潜水含水层，透水性较好，在地下水作用下易发生涌水、流沙、坍方等现象。 为解决以上可能发生的涌水、流沙、坍方等问题，增加围岩体整体稳定性，提高其抗渗性，改善车站结构各硐室的整体受力性能，确保群洞施工平安，需要对洞间土体举行径向注浆加固。 3土体加固的方法 31加固机理 中侧洞间土体采用径向注浆加固，径向注浆就是对硐室围岩体举行的注浆，应按照围岩体性状抉择注浆方式。一般劈裂注浆适用于土颗粒小、渗透性也小的粘土层，渗透注浆适用于渗透性好、孔隙率较大、颗粒在05mm以上的砂砾层。结合光华路车站中侧洞围岩体地质状况，对粉细

5、砂一粘土层根据劈裂注浆原理，采用袖阀管举行后退式分段注浆；对中粗砂一砂砾石层根据渗透注浆原理，采用钢花管举行全孔一次性注浆。 袖阀灌浆是采用预埋具有单向止浆阀的管材，实现一次成孔多次灌浆的目的，浆液经注浆泵加压后从袖阀管注浆管段的射浆孔进入地层，当压力渐渐增大到一定程度，再加压浆液就会沿着地层结构产生初始劈裂流淌，此时因为供浆量小于吃浆量，压力会自动恢复到平衡状态，续后的浆液在持续压力作用下使得劈裂裂缝不断地向外延长，浆液在土体中形成抗剪能力强的波浪网状浆脉复合体，以增加围岩体整体稳定性及提高其抗渗能力。 钢花管径向注浆加固主要是注浆管四周通过浆液的渗透在附近形成坚固的浆柱体，相邻注浆管四周的

6、浆柱体互相连接，形成继续的浆液固结体。同时注浆管连同渗透、蔓延浆液形成抗剪强度高的桩体，起到锚杆加固的作用。 32施工方法 车站中侧洞间土体加固断面长度共计140m，需要加固土方121562m3，其中有43582m3的粉细砂一粘土层需要举行浆液蔓延R=04m的注浆施工，剩下的7798m3，的中粗砂一砂砾石层需要举行浆液蔓延R=08m的注浆施工。 土体加固施工分两部分举行。第一部分是在南北横通道内对中侧洞间土体两端部3m范围举行注浆加固，其目的是为了形成止浆墙。束缚中间需要注浆加固的土体，提高注浆效果和保证注浆施工的平安性，所以该段土体加固在注浆工艺上采用低流量、高压力缓慢注浆。其次部分是在侧洞

7、内对中间剩余土体的注浆加固该段注浆施工在侧洞有开挖进尺后随即举行。 321施工参数 322施工挨次 中侧洞间需要被注浆加固的土体由上至下主要分为两层：上层是中粗砂一卵砾层，下层是粉细砂一粘土层。原则上按照开挖的状况在一定范围内先注浆加固上层土体，形成一个防护的盖层，庇护地表平安，然后再按照注浆设计要求加固下层的土体。 孔与孔之间的注浆施工要实行两序孔间隔作业。注浆施工时，偶数孔以控制注浆量为主，奇数孔以控制注浆压力为主。 323施工流程 注浆工艺的抉择为在侧洞初期支护施工时预埋PVC定向孔口管，待初期支护完成后，沿前期预留的孔口管的角度和位置，使用地质钻成孔，然后顶入注浆管举行注浆。 施工工艺

8、流程为：施工打算决定孔位、测量放点施作PVC导向孔口管风钻成孔成孔后顶入袖阀式钢管举行后退式分段注浆(或钢花管举行全孔一次性注浆)注浆施工的同时。举行地表和洞内监控量测达到注浆设计要求，停止注浆。 324平安控制 注浆施工过程中，被加固地层的平安控制主要实行监控量测和人工巡查的方法。监控量测是最主要的控制被加固地层变形的措施。该方法通过对注浆区域附近地表和洞内的监测，能准确地了解到注浆施工过程中地层细微的变形状况，准时预测险情，防患于未然。人工巡查就是在注浆施工过程中安顿人工在地表和洞内举行不间断的巡察，当巡察人员发觉骤然消失的险情。准时通知注浆人员停止注浆，分析缘由、实行措施，将险情造成的损

9、失降至最低。这两种措施合理安顿、互相补充，构成了一个相对照较完整的控制地层变形的平安体系。 4加固效果评价 注浆效果评定是决策注浆加固施工是否达到预期效果的主要依据，可实行P一Q一t曲线分析和直接钻孔的方法。 实行钻孔检查的方法，地层改良的效果比较直观，但随机性较大。按照现场钻孔所揭示的地质情况，注浆结束后，可实行分析法即结合注浆过程中P一Q一t曲线分析及反算注浆后地层的浆液填充率推断注浆效果。本工程要求单孔吻合正常的P一Q一t曲线在60以上为合格，每个注浆单元要求整体吻合。通过反算方法求得地层的注浆填充率在50以上为合格。下面以粉细砂一粘土地层为例，对注浆加固效果评价加以说明。 41P一Q一

10、t线分析 施工选取一个实验段，在注浆过程中，粉细砂一粘土层消失的P一Q一t曲线形式。 注浆施工过程中pt曲线和Qt曲线均呈波动性。开头注浆时，注浆压力为0，注浆速度为48Lmin，这主要是浆液填充注浆管的过程。之后注浆压力不断升高，注浆速度不断下降，这个过程是浆液开头冲开注浆管四周的土层，通过劈裂和剪切注入地层。随着浆液的注入，地层密实度提高，注浆压力升到14MPa，注浆速度降低l015Lmin。在持续一段时光后(约1min)，浆液开头沿注浆管前进，冲开新的溢浆孔，注浆压力下降，注浆速度上升，如此波动持续几个循环之后，需注浆加固的地段被充填密实，注浆压力持续在15MPa，注浆速度持续在010L

11、min，这样持续2min后结束注浆。注浆施工所表现的PQt曲线符合所制定的注浆结束控制标准。 42地层填充率反算 选取段总计的注浆量为1243m3,计算得注浆加固体体积为360m3，按照勘察报告，取土体的孔隙率为30。由下式可计算出地层的浆液填充率。 Q=Vn,a(1+) 式中，Q为总注浆量(m3)；V为注浆加固体体积(m3)；n为地层孔隙率，取030；a为地层浆液填充率()；为浆液损失率()，取15；为浆液超出蔓延范围，取20。 计算得：a=853。可见，土体裂隙被充分填充，地层得到了很好的注浆加固。 43注浆前后地层渗透系数计算 按照注水实验和现场注浆情况，采用以下公式计算注浆前后地层的渗透能力。 式中，K为渗透系数(ms)；为地层单位吸水量L(minmm)；L为注浆段长度(m)；为注浆孔半径(m)；为注水(浆)时稳定流量(Lmin)；为注浆压力(MPa)。 取前=30Lmin、后=7Lmin、前=01MPa、后=10MPa、L=45m、=0016m(内径为32mm)。计算得注浆前后地层渗透系数之比为： K前K后=4286 可见，注浆后地层渗透系数下降了一个数量级，其抗渗性得到显然提高，取得了良好的注浆加固效果。 5结