砂卵石地层浅埋暗挖隧道超前深孔注浆加固技术分析

砂卵石地层浅埋暗挖隧道超前深孔注浆加固技术分析

刘佳科

中国建筑第八工程局有限公司 四川成都 610000

摘要：对相关工程来说，将超前深孔注浆加固技术运用至地层，能在隧道开挖之后控制好地表沉降问题。本文以实际工程为例，研究砂卵石地层浅埋暗挖隧道超前深孔注浆加固技术，以期为相关人员的工作提供参考价值。

关键词：砂卵石地层；浅埋暗挖隧道；超前深孔注浆加固技术

引言：在城市建设进程持续推进背景下，地面建筑越来越密集，同时市政管网的分布十分复杂，出于防止管线重复拆迁和减弱地下管线给环境与社会交通造成的不利影响考虑，对城市的综合管廊进行建设十分重要。工程施工建设工作具有环境复杂特点和地质条件比较特殊特点，施工风险很大。

一、工程实例

文章将某下穿铁路段工程作为研究实例，此施工工程不仅在坍塌及地表沉降控制方面具有严格标准，而且在管线安全方面具有很高的防护标准。开展超前深孔注浆加固工作的好处，除避免掌子面土层在开挖环节发生大范围坍塌问题外，还可提前封堵管道的潜在渗漏水，为管廊开挖环节的施工安全提供保障。

二、超前深孔注浆加固技术研究

（一）对注浆机制进行研究

就超前深孔注浆工作来说，其注浆方法为静压，将浆液注入到地层，此时浆液和地层将出现多种加固效应，除填充和挤压外，还有防渗和离子交换。将注浆加固办法和其他方法进行比较，能发现前者的优势十分突出：第一，施工设备比较简单，不会占用很大面积，不仅能在狭窄场地施工，还可在矮小的空间施工。第二，施工过程不会产生很大的振动及噪音，不会给环境造成严重影响。第三，加固的深度容易进行控制，能够深加固，也能浅加固[1]。就注浆方式来说，除渗透注浆方式和劈裂注浆方式外，还有压密注浆方式。

（二）对模型进行建设

本文选择MIDAS GTSNX软件，利用该软件建设三维数值模型，在此基础上开展模拟分析工作。依据计算结果，能看出管廊施工环节让地表出现附加变形现象，在区间隧道对洞内深孔注浆举措进行使用，在结构拱顶位置和侧墙边缘的2.5m位置进行注浆加固操作，在内侧的0.5m区间内加固，使地层强度得到提升，对下穿铁路的路基沉降进行有效控制。施工环节不仅需对土压力进行控制，还要对注浆量进行掌控，需按照从内往外方式进行注浆，避免注浆压力导致地表隆起现象出现，注浆加固的浆液选择单液浆，对下穿铁路的路基沉降进行控制。

按照洞周部分加固和洞内加固工况，对施工步骤的竖线位移云图进行制作，能发现地表最大的沉降位置处在管廊隧道的正上方部位，而地表沉降的曲面呈现出V形，对铁路路基来说，最大沉降能达到2.7mm，能和普速铁路在沉降方面的控制标准相符。对周围地表沉降而言，不可超过设计标准和规范标准的基准值±30mm[2]。

（三）注浆材料和注浆参数分析

文章对后退型超前深孔注浆方法进行选择，达到一次成孔目的，在钻机钻进环节选择水泥浆来实现护壁效果。就施工设计经验和相关工程的施工经验来说，在砂卵石地层中，注浆压力能得到有效控制，既不会小于0.5MPa，也不会超过1.0MPa，相关人员在施工环节不但要控制好注浆压力，还要对注浆量进行控制，防止发生压力太大问题。所选浆液是水泥-水玻璃的双液浆，在施工环节选择双重管A、B浆液，指的是A液及B液混合物，其中，A液是经过稀释的水玻璃，而B液是水泥浆液。两种浆液的配合比会按照现场实验进行明确,体积比为1:1，水泥浆的水灰比是1:1，此外，水泥型号为42.5普通硅酸盐。详细注浆参数如下：注浆深度是10m；每次循环的施工长度是10m；开挖段长为8m；注浆孔的直径是42cm；扩散半径是0.5m；注浆压力是0.5MPa-1.0MPa；每分钟注浆速度在5L到30L之间；胶凝时间是20s到30s。

（四）对注浆效果进行评价

在铁路隧道正式开挖之前，施工单位选择超前深孔注浆方法来预加固隧道拱部，等到注浆施工结束，人们在对工作面进行开挖的过程中看出注浆孔位的前端0.8m区间具有显著浆脉，具有板状固结体，此现象表明注浆渗透工作获得很好的效果，让砂卵石地层变得更加稳定。注浆孔的渗透半径能符合设计标准，浆柱十分完整，能满足设计标准。

对隧道所有导洞的开挖环节来说，地层比较稳定，不会出现超挖问题和坍塌问题，砂卵石地层的力学性质在得到超前深孔注浆加固之后明显提升，围岩的自稳定性明显改进。对具体施工环节来说，部分位置由于无法进行人工开挖，选择了风镐进行机械破除，为之后的拱架施工和锚喷施工工作提供便利。

（五）进行现场监测

在下穿环节强化轨道观测工作。第一，对轨面进行静态观测，不仅要全方位检查轨距和水平，还要全方位检查三角坑，每隔2小时开展一次检查工作，对检查结果进行详细记录。第二，对轨面进行动态观测，检查内容除垂向振动加速度外，还有横向振动的加速度，检查对象除车体和三角坑外，还有轨距与轨向。第三，就观测要求来说，线路静态几何尺寸的允许偏差和动态几何尺寸的允许偏差不可超过相关维修规则范围。

如果观测数据存在超限问题，需要立刻暂停施工，开展线路养护工作，为行车安全提供保障。观测资料不但要保证齐全和规范，还应做到详尽，尽快做好整理和汇总工作。

施工单位应该在隧道施工环节和施工之后对监测数据进行采集，采集频率为一天一次，监测时间需达到六个月，各断面选择沉降值最高位置当作监测点，依据所有监测点的累积沉降值，能发现地表沉降监测点在DB-62-04位置达到最大值，数值是18.1mm，比沉降控制的基准值小30mm。对铁路路基的沉降监测点来说，LJ-63-04位置是其沉降最大值，数值是1.8mm，比沉降控制的基准值小，数值为2.7mm，此结果说明当下穿隧道导洞的开挖环节和施工工作完成之后，大台铁路具有安全与可靠特点，超前深孔注浆技术能出色完成预加固地层任务，为已有道路安全提供保障。

结束语：就深孔注浆加固地层来说，需按照现场的地质状况合理选用钻机，应对操作的灵活性和成孔的效率进行考量。注浆质量需由注浆量方面与注浆压力方面掌控，卵石地层具有很大的孔隙率和很好的渗透性，注浆压力容易掌控。注浆量需按照地层的孔隙率进行计算，防止出现浆液过多流失问题，出现经济方面的损失。

参考文献：

[1]王凯丽,单琳,姜培培,等.砂卵石地层综合管廊浅埋暗挖断面优化[J].工程与建设,2022,36(01):95-98.

[2]王景彪.浅埋暗挖电力隧道穿越砂卵石地层时地上建筑物沉降控制研究[J].建筑技术开发,2021,48(06):59-61.