注浆加固在地铁浅埋暗挖通过地下管线的应用

引言

当前,北京市的地下铁道建设步入了迅猛 发展 的快车道。为了迎接奥运会的召开及解决城市发展过程的环境 交通 问题 ,2008年以前将完成地铁5号线,4号线,10号线和奥运支线总长达80km以上的建设任务。地铁线路路经要尽量经过大的客流集散点,一般应结合城市道路网和客流流向情况,沿城市主干道和主客流方向布设。因而,地铁建设对于城市道路路面下埋设的各种管线的 影响 也就不可避免。
控制施工对于管线的影响在允许的范围内,保证管线在施工过程中始终处于可控状态下运行意义特别重大。在北京地区,受生产力发展水平的限制且地层条件允许,暗挖依然是地铁建造的主要工法。与盾构法相比,此种方法成本较低,但对周围地层的挠动相对较大。因此,深入开展地铁暗挖法施工中邻近管线安全保护技术的 研究 工作尤为重要。

1 车站概况

呼家楼站是地铁10号线的中间站,位于东三环北路与朝阳北路交叉路口,与规划M6线呈十字换乘关系。车站沿东三环北路呈南北走向,受京广桥桥桩影响,站台分开设置在东三环北路两侧的辅路下,埋深10m,站长179.5m,起讫点里程K19+795.566~K19+975.066。车站设5个出入口,2组风亭、风道。
车站为分离岛式车站,为双线双洞,双层结构,有效站台长度120m,宽(6.0×2)m。结构断面为单拱单跨断面,相对标准岛式车站断面跨度减小,开挖宽度12.6m,标准断面开挖高度15.15m;车站主体过管线段采用局部压低的单跨平顶曲墙断面;在本站与M6线换乘节点处,采用单跨直墙断面形式。车站采用洞桩法(PBA)施工。

2 车站过污水管施工方法
在左线右导洞拱部右侧有一条沿车站纵向分布的污水管线,管径为1250mm,其内底面距导洞最近距离为1285mm。该管线修建于20世纪70年代,采用顶管工艺,常年流水,平均满管率为50%以上,高峰期排水量为0.27m3/s。污水管在主线与M6线交汇处有一检查井,编号C,位于东三环东辅路上。检查井室高3.1m,长×宽为2.6m×2.6m,井底距离导洞最近为500mm左右,此处为整个施工的重点、难点。
现导洞标准断面已施工完成,两端均进入挑高段7m,剩余34.2m未开挖。由于该污水管线管径大、水流急、距离导洞近、修建年代久远,同时导洞断面高,施工安全风险相对较大,在该段导洞施工过程中将采取有效措施,减少洞室开挖给周围土体带来的变形沉降,保证管线安全。
先引排、后加固、再施工。即导洞施工前在地面对该污水管线实施截流引排,减少导洞施工期间管内水流量,在洞内采用超前小导管及上半断面注浆加固地层,台阶法开挖导洞,控制洞室收敛变形和地层沉降。
左线右导洞开挖设两个工作面,分别由南北相向开挖。因在车站换乘接点处(K19+872.7右侧)有一污水检查井(井C,井身为砖砌结构),一条来自朝阳北路的污水管(内径900)汇入该井,井位距离北端开挖断面为3m,为增加施工时的安全性,先从接近该井的北工区侧开挖断面施工上台阶,进行试探开挖,待北端断面通过后再进行双向施工。

2.1 超前探测前方地层情况
断面开挖前,在拱部靠近污水管线一侧布设3根超前探孔导管,长4m,用风镐顶入后拔出导管,根据孔口渗水及导管内土质情况判定前方地质情况,如导管孔内有水渗(或流)出,表明污水管线漏水或前方存有水囊,这时立即封闭掌子面,下管引排,如长时间水流不断,则表明污水管线渗漏严重,则采取压注水泥水玻璃浆液对地层进行加固处理,直至潜水被全部封堵为止。

2.2 选择合适的开挖作业时间
该污水管主要引排附近街区的生活污水,流量最大时为早、中、晚三个时段,在该段施工时避开水量最大时段,严禁在夜间22:00至次日早5:00这一时段施工。

2.3 作业顺序划分
该段导洞最高段面(9m)全长24.8m,施工分三台阶进行,上台阶高2.7m,中台阶高3.45m,下台阶高2.85m,先施工上台阶,设置临时仰拱,采用Ⅰ16工字钢,每榀布设,网喷30cm厚C20混凝土,上台阶贯通后施工中下台阶,在距底板4.4m高位置设置一道Ⅰ16钢支撑,每榀布设。在上台阶底部及中台阶底部设置锁脚锚管,长3m,每榀布设一次。

2.4 全断面加固措施

1)导管加工。

导管加工同超前导管,拱顶外排和内排小导管采用Ф32mm,L=3.0m,壁厚3.25mm的无缝钢管制作,环向间距30cm,纵向间距50cm,交错布置。掌子面用Ф32mm×3.25mm无缝钢管,长度5.0m,间距80cm,梅花形布置。

2)注浆。

a.钻孔:钻机就位后,开始钻孔,钻孔时应注意钻机的大臂必须紧顶在掌子面上,以防止过大颤动。钻机先低速开孔,孔深达30cm后,方能转入正常钻速。钻孔时要控制好进水量,防止坍孔。

b.受钻杆自重的 影响 ,钻杆钻孔方向(特别是拱顶和拱脚处) 要有一定的仰角,根据施工设计要求,钻孔有5°~10°的外插角。

c.安装注浆管:在注浆管加工时先在管上钻好Ф8mm、间距20cm梅花形布置的出浆孔。注浆管与钻孔之间采用锚固剂封堵。

d.压水试验:检查机械运行情况、各管路封闭情况和进浆管的进浆情况,试验压力一般不低于1.2倍~1.5倍的注浆终压,也可以根据施工现场酌情处理。压水试验进行三次,每次5min。压水试验完后,要把水放掉。

e.注浆:压水试验结束后,在不停泵的情况下开始注浆,注浆时应先注入一定量的稀浆后再逐步加大浆液的浓度。浆液配合比根据土体类型通过试验取得最佳的配合比。注浆时及时调整注浆液的配合比即压力,以期达到良好的效果。

3 车站过雨水管沟的施工 方法

在车站结构上方有两条雨水管线,分别是位于车站结构右线上方的Ф700雨水管和车站中部的Ф1050雨水管。在降水过程中车站主体上方多处渗漏,渗漏处有泥砂、泥浆流出。为了消除安全隐患,保证主体结构扣拱施工的正常进行,对超出车站两端各50m范围内(长约300m)对车站上方的Ф700和Ф1050雨水管采取疏通、堵漏处理。

3.1 施工工艺

针对工程实际情况拟配备施工经验丰富、有实际操作经验的技工来完成施工。施工工艺可分成以下四步完成:

1)清泥:人工采用自治的专用工具,进入管将管内沉积的污泥清出,由于此管内污泥多年沉淀,可能造成淤泥已经硬化。所以人员必须使用小型锹镐来挖除淤泥,但将泥运出却十分困难,所以使用曾经用过的自治工具将泥运出。

2)基层清理:负责彻底清除泥水,清刷基面,剔除松散破坏部位,剔凿管口,烘干创面,并作出标记。

3)基层维修:针对不同破坏情况,采用不同的方法,分层分部位维修创伤面。

4)养护:养护新修好的机面,使其牢固的粘结管口。

3.2 施工工法

1)基础清理。在清理基本完成的情况下,为使修补后新旧材料结合牢固,必须将待处理的管线恢复原貌,整洁如新,这一点是保证维修质量的关键。为此必须做以下几个方面工作。

a.继续把残余的泥水彻底清理干净。并用高压清水冲洗需处理的部位,直至修理的部位呈现出原有混凝土界面为止。

b.钢钎、电动砂轮、电动钢丝刷将松散集料的部位剔除到实体,并将浮石、油污、尘埃、浮浆、水垢及被污涤侵蚀的部位彻底剔凿干净。

c.用烘干设备将破坏、空洞、裂缝部位彻底烤干,使其面干燥。

d.在渗漏现象发生段的每个井段有针对性地检查,认真检查井内、井筒、管身、接口。仔细排查,并针对破坏状况,部位,对其环裂、纵裂、砂眼、基础缺陷裂缝等不同的现象做出不同的标记,并制定不同的处理方案。

2)处理方法。

a.对于不大于5cm的孔洞,在涂刷界面剂后,采用环氧树脂加膨胀水泥及石英砂调配后的堵漏剂进行填实。

b.在充分干燥的情况下用美国产的3168防水聚合物砂系粘接剂对渗漏井身井筒部位及两侧数节管子进行涂刷(包括东西向的管段),一般涂刷三遍。

c.施工中为了防止隧道施工中可能再次出现的微裂,还可根据实际情况(在检查井中)铺设硅丙成膜材料,此材料具有一定弹性,可提高抗裂能力,无毒无味无污染等特点。产品尤其对建筑结构及管道防水有良好的效果。

d.管子接口处凿毛后,可在水泥防水砂浆中添加韩国产的甲基纤维素,对管口重新捻口抹带,防止管口漏水。

e.由于现对实际裂缝部位范围不明,施工量待其现场根据实际情况而定。

3)机具材料准备:烘干机、喷灯、各种材料、电动砂轮、钢丝刷、照明灯等。

4 结语

1)在适当的地质条件下,采用双重管注浆代替冻结法施工,既可以加快施工进度,又可以有效节约工程费用;

2)双重管注浆,应针对不同的地质条件和施工阶段,选用不同的注浆工艺,方能取得较好的止水加固效果;

3)随着北京市暗挖工程施工的进行,将有越来越多的暗挖工程处于地下水位以下,本技术的运用为不存在降水条件或不允许降水条件下此类工程的施工提供了新的思路,为同类工程的施工提供了 参考 。