注漿加固在地鐵淺埋暗挖通過地下管線的應用

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摘　要:結合工程實例,介紹了車站過污水管的施工 方法 ,著重闡述了全斷面加固措施,并對車站過雨水管溝的施工工藝、施工工法進行了論述,為今后類似工程的施工提供了 參考 。

關鍵詞:注漿加固,地鐵,地下管線,污水管

引言    當前,北京市的地下鐵道建設步入了迅猛 發(fā)展 的快車道。為了迎接奧運會的召開及解決城市發(fā)展過程的環(huán)境 交通  問題 ,2008年以前將完成地鐵5號線,4號線,10號線和奧運支線總長達80km以上的建設任務。地鐵線路路經要盡量經過大的客流集散點,一般應結合城市道路網和客流流向情況,沿城市主干道和主客流方向布設。因而,地鐵建設對于城市道路路面下埋設的各種管線的 影響 也就不可避免。  控制施工對于管線的影響在允許的范圍內,保證管線在施工過程中始終處于可控狀態(tài)下運行意義特別重大。在北京地區(qū),受生產力發(fā)展水平的限制且地層條件允許,暗挖依然是地鐵建造的主要工法。與盾構法相比,此種方法成本較低,但對周圍地層的撓動相對較大。因此,深入開展地鐵暗挖法施工中鄰近管線安全保護技術的 研究 工作尤為重要。   1 車站概況    呼家樓站是地鐵10號線的中間站,位于東三環(huán)北路與朝陽北路交叉路口,與規(guī)劃M6線呈十字換乘關系。車站沿東三環(huán)北路呈南北走向,受京廣橋橋樁影響,站臺分開設置在東三環(huán)北路兩側的輔路下,埋深10m,站長179.5m,起訖點里程K19+795.566~K19+975.066。車站設5個出入口,2組風亭、風道。  車站為分離島式車站,為雙線雙洞,雙層結構,有效站臺長度120m,寬(6.0×2)m。結構斷面為單拱單跨斷面,相對標準島式車站斷面跨度減小,開挖寬度12.6m,標準斷面開挖高度15.15m;車站主體過管線段采用局部壓低的單跨平頂曲墻斷面;在本站與M6線換乘節(jié)點處,采用單跨直墻斷面形式。車站采用洞樁法(PBA)施工。   2 車站過污水管施工方法  在左線右導洞拱部右側有一條沿車站縱向分布的污水管線,管徑為1250mm,其內底面距導洞最近距離為1285mm。該管線修建于20世紀70年代,采用頂管工藝,常年流水,平均滿管率為50%以上,高峰期排水量為0.27m3/s。污水管在主線與M6線交匯處有一檢查井,編號C,位于東三環(huán)東輔路上。檢查井室高3.1m,長×寬為2.6m×2.6m,井底距離導洞最近為500mm左右,此處為整個施工的重點、難點。  現(xiàn)導洞標準斷面已施工完成,兩端均進入挑高段7m,剩余34.2m未開挖。由于該污水管線管徑大、水流急、距離導洞近、修建年代久遠,同時導洞斷面高,施工安全風險相對較大,在該段導洞施工過程中將采取有效措施,減少洞室開挖給周圍土體帶來的變形沉降,保證管線安全。  先引排、后加固、再施工。即導洞施工前在地面對該污水管線實施截流引排,減少導洞施工期間管內水流量,在洞內采用超前小導管及上半斷面注漿加固地層,臺階法開挖導洞,控制洞室收斂變形和地層沉降。  左線右導洞開挖設兩個工作面,分別由南北相向開挖。因在車站換乘接點處(K19+872.7右側)有一污水檢查井(井C,井身為磚砌結構),一條來自朝陽北路的污水管(內徑900)匯入該井,井位距離北端開挖斷面為3m,為增加施工時的安全性,先從接近該井的北工區(qū)側開挖斷面施工上臺階,進行試探開挖,待北端斷面通過后再進行雙向施工。   2.1 超前探測前方地層情況  斷面開挖前,在拱部靠近污水管線一側布設3根超前探孔導管,長4m,用風鎬頂入后拔出導管,根據(jù)孔口滲水及導管內土質情況判定前方地質情況,如導管孔內有水滲(或流)出,表明污水管線漏水或前方存有水囊,這時立即封閉掌子面,下管引排,如長時間水流不斷,則表明污水管線滲漏嚴重,則采取壓注水泥水玻璃漿液對地層進行加固處理,直至潛水被全部封堵為止。   2.2 選擇合適的開挖作業(yè)時間  該污水管主要引排附近街區(qū)的生活污水,流量最大時為早、中、晚三個時段,在該段施工時避開水量最大時段,嚴禁在夜間22:00至次日早5:00這一時段施工。   2.3 作業(yè)順序劃分  該段導洞最高段面(9m)全長24.8m,施工分三臺階進行,上臺階高2.7m,中臺階高3.45m,下臺階高2.85m,先施工上臺階,設置臨時仰拱,采用Ⅰ16工字鋼,每榀布設,網噴30cm厚C20混凝土,上臺階貫通后施工中下臺階,在距底板4.4m高位置設置一道Ⅰ16鋼支撐,每榀布設。在上臺階底部及中臺階底部設置鎖腳錨管,長3m,每榀布設一次。   2.4 全斷面加固措施    1)導管加工。    導管加工同超前導管,拱頂外排和內排小導管采用Ф32mm,L=3.0m,壁厚3.25mm的無縫鋼管制作,環(huán)向間距30cm,縱向間距50cm,交錯布置。掌子面用Ф32mm×3.25mm無縫鋼管,長度5.0m,間距80cm,梅花形布置。    2)注漿。    a.鉆孔:鉆機就位后,開始鉆孔,鉆孔時應注意鉆機的大臂必須緊頂在掌子面上,以防止過大顫動。鉆機先低速開孔,孔深達30cm后,方能轉入正常鉆速。鉆孔時要控制好進水量,防止坍孔。   b.受鉆桿自重的 影響 ,鉆桿鉆孔方向(特別是拱頂和拱腳處) 要有一定的仰角,根據(jù)施工設計要求,鉆孔有5°~10°的外插角。    c.安裝注漿管:在注漿管加工時先在管上鉆好Ф8mm、間距20cm梅花形布置的出漿孔。注漿管與鉆孔之間采用錨固劑封堵。    d.壓水試驗:檢查機械運行情況、各管路封閉情況和進漿管的進漿情況,試驗壓力一般不低于1.2倍~1.5倍的注漿終壓,也可以根據(jù)施工現(xiàn)場酌情處理。壓水試驗進行三次,每次5min。壓水試驗完后,要把水放掉。    e.注漿:壓水試驗結束后,在不停泵的情況下開始注漿,注漿時應先注入一定量的稀漿后再逐步加大漿液的濃度。漿液配合比根據(jù)土體類型通過試驗取得最佳的配合比。注漿時及時調整注漿液的配合比即壓力,以期達到良好的效果。   3 車站過雨水管溝的施工 方法     在車站結構上方有兩條雨水管線,分別是位于車站結構右線上方的Ф700雨水管和車站中部的Ф1050雨水管。在降水過程中車站主體上方多處滲漏,滲漏處有泥砂、泥漿流出。為了消除安全隱患,保證主體結構扣拱施工的正常進行,對超出車站兩端各50m范圍內(長約300m)對車站上方的Ф700和Ф1050雨水管采取疏通、堵漏處理。   3.1 施工工藝    針對工程實際情況擬配備施工經驗豐富、有實際操作經驗的技工來完成施工。施工工藝可分成以下四步完成:    1)清泥:人工采用自治的專用工具,進入管將管內沉積的污泥清出,由于此管內污泥多年沉淀,可能造成淤泥已經硬化。所以人員必須使用小型鍬鎬來挖除淤泥,但將泥運出卻十分困難,所以使用曾經用過的自治工具將泥運出。    2)基層清理:負責徹底清除泥水,清刷基面,剔除松散破壞部位,剔鑿管口,烘干創(chuàng)面,并作出標記。    3)基層維修:針對不同破壞情況,采用不同的方法,分層分部位維修創(chuàng)傷面。    4)養(yǎng)護:養(yǎng)護新修好的機面,使其牢固的粘結管口。   3.2 施工工法    1)基礎清理。在清理基本完成的情況下,為使修補后新舊材料結合牢固,必須將待處理的管線恢復原貌,整潔如新,這一點是保證維修質量的關鍵。為此必須做以下幾個方面工作。    a.繼續(xù)把殘余的泥水徹底清理干凈。并用高壓清水沖洗需處理的部位,直至修理的部位呈現(xiàn)出原有混凝土界面為止。    b.鋼釬、電動砂輪、電動鋼絲刷將松散集料的部位剔除到實體,并將浮石、油污、塵埃、浮漿、水垢及被污滌侵蝕的部位徹底剔鑿干凈。    c.用烘干設備將破壞、空洞、裂縫部位徹底烤干,使其面干燥。    d.在滲漏現(xiàn)象發(fā)生段的每個井段有針對性地檢查,認真檢查井內、井筒、管身、接口。仔細排查,并針對破壞狀況,部位,對其環(huán)裂、縱裂、砂眼、基礎缺陷裂縫等不同的現(xiàn)象做出不同的標記,并制定不同的處理方案。    2)處理方法。    a.對于不大于5cm的孔洞,在涂刷界面劑后,采用環(huán)氧樹脂加膨脹水泥及石英砂調配后的堵漏劑進行填實。    b.在充分干燥的情況下用美國產的3168防水聚合物砂系粘接劑對滲漏井身井筒部位及兩側數(shù)節(jié)管子進行涂刷(包括東西向的管段),一般涂刷三遍。    c.施工中為了防止隧道施工中可能再次出現(xiàn)的微裂,還可根據(jù)實際情況(在檢查井中)鋪設硅丙成膜材料,此材料具有一定彈性,可提高抗裂能力,無毒無味無污染等特點。產品尤其對建筑結構及管道防水有良好的效果。    d.管子接口處鑿毛后,可在水泥防水砂漿中添加韓國產的甲基纖維素,對管口重新捻口抹帶,防止管口漏水。    e.由于現(xiàn)對實際裂縫部位范圍不明,施工量待其現(xiàn)場根據(jù)實際情況而定。    3)機具材料準備:烘干機、噴燈、各種材料、電動砂輪、鋼絲刷、照明燈等。   4 結語    1)在適當?shù)牡刭|條件下,采用雙重管注漿代替凍結法施工,既可以加快施工進度,又可以有效節(jié)約工程費用;    2)雙重管注漿,應針對不同的地質條件和施工階段,選用不同的注漿工藝,方能取得較好的止水加固效果;    3)隨著北京市暗挖工程施工的進行,將有越來越多的暗挖工程處于地下水位以下,本技術的運用為不存在降水條件或不允許降水條件下此類工程的施工提供了新的思路,為同類工程的施工提供了 參考 。