CRD法淺埋暗挖小導管超前注漿施工工藝

張天真　石領　梁誠

（中鐵十六局集團有限公司，北京　100023）

CRD法淺埋暗挖小導管超前注漿施工工藝

張天真石領梁誠

（中鐵十六局集團有限公司，北京100023）

以鄭州地鐵1號線新鄭州大學站1、2號出入口通道暗挖段為工程實例，著重介紹CRD法淺埋暗挖小導管超前注漿施工工藝，并給出CRD法施工要點和技術措施，目前1、2號出入口通道已經施工結束，未出現任何工程質量問題。因此，在鄭州西區地層的CRD法淺埋暗挖施工中，小導管代替管棚能夠滿足工程要求。該研究成果可為鄭州市地鐵后續工程和全國類似工程的設計與施工提供參考。

CRD法；淺埋暗挖；小導管；施工工藝

隨著城市軌道交通建設的高速發展，地鐵施工各種工法被進一步完善，淺埋暗挖法因其靈活多變、無須大型機械設備配合、不干擾地面交通和附近建筑物等優點，在城市地鐵施工中被廣泛應用。但由于城市地鐵埋深較淺、地面建筑物密集、地下管線復雜、地質情況多變等特點，在地鐵隧道施工中經常出現坍塌和地面沉降等事故，為盡量保證隧道施工安全、穩定，不破壞周邊建筑物、管線以及控制地面沉降，在淺埋暗挖施工中采取輔助工法來加固地層保證安全［1］。

目前，可應用于淺埋暗挖隧道中的超前加固種類較多，如水平旋噴樁、大管棚、超前小導管注漿、凍結法等［2］。其中，超前小導管注漿輔助工法操作工藝簡便，在軟弱地層加固中得到了廣泛應用［3，4］。鄭州城市建設較晚，建設強度較高，目前在建3條線，地鐵施工主要采用常規方法：車站基坑采用排樁（地下連續墻）+內支撐，區間隧道采用盾構，出入口通道主要采用淺埋暗挖。鄭州地層條件較好，多個出入口淺埋暗挖通道采用超前小導管代替大管棚，但目前關于鄭州地鐵淺埋暗挖法施工風險的研究報道較少。本文以鄭州地鐵1號線新鄭州大學站1、2號出入口為工程實例，給出了小導管超前注漿施工工藝。

1　施工工藝

新鄭州大學站1、2號出入口淺埋暗挖通道的施工工藝如下：測量放線→截樁→設置馬頭門加強環→打設超前小導管→超前注漿→開挖隧道土方→安裝鋼鋼架→焊接縱向連接筋→掛鋼筋網→噴射砼→拆除臨時中隔壁→防水施工→二襯施工→二襯背后注漿→一直向前循環。

1.1馬頭門施工

1、2號出入口需從明挖段南側圍護樁上開馬頭門進入暗挖施工。截樁與馬頭門施工密切配合，確保施工安全。斷面初期支護的拱架位置連續布置三榀型鋼鋼架。截樁施工時，采取破二跳二，全斷面破除原則，具體施工方法如下。

1.1.1測量放線。在樁墻相應位置放線，劃出馬頭門準確輪廓及準備剔鑿范圍。由拱頂分中，將需要破除的灌注樁編號，需破除灌注樁6根，分二步進行。鑿除灌注樁砼，切除樁部分主筋，鋼筋的切除以即可將加強環的三榀鋼架分段穿入，又盡可能多地保留樁主筋為宜。

1.1.2加強環鋼架施工。加強環鋼架為兩樁間距并留搭接長度，不設節點板。安裝時隨開挖剔鑿段跳放。先在開鑿段內側放入一榀加強環鋼架，焊接完畢后再于同一開鑿段外側放入另一榀加強環鋼架，三榀鋼架橫向并排，然后焊牢。鋼架安裝就位，縱向土體內打入雙排連接筋，底部掛網，連接筋與鋼架、樁主筋焊實，保證樁、環與未來的初襯結構連接牢固，形成整體。

1.1.3噴射砼。鋼架安裝完畢后用加氣磚填充兩端部分空間，以保證噴射砼后露出鋼架接頭，方便下步銜接，準備工作完成，噴射砼，將開槽部分噴滿。各段鋼架安裝及砼噴射完畢后，形成一定完整加強拱。拱部施工完畢，繼續開鑿兩側墻及中隔壁，臨時仰拱處。側墻與中隔墻可一次完成，臨時仰拱做法與拱部相同。鑿樁完畢后，側墻處置入加強環鋼架，第一、二、三道臨時仰拱與中隔壁處放置初襯鋼架，網噴射砼。至此完成第一臺階部分鋼架閉合，拱部加強環落地生根。

圖1　小導管加工圖

1.2地層超前支護及加固

暗挖出入口通道初支結構采用超前小導管注漿加固土層，以保證施工過程中地層的安全穩定，控制施工引起的地表沉降；安裝型鋼鋼架并噴射C25砼形成初支結構。由于過主路、埋深淺、管線距拱頂近，施工中需加強注漿參數。小導管注漿依照“注漿一段，開挖一段，環環推進，步步為營”的原則施工。隧道開挖前拱部及側壁采用φ42× 3mm的雙層超前小導管進行超前注漿加固地層，導管長度4m，每三榀一打，外插角5°～15°/30°，環向間距300mm。

1.2.1小導管的制作。小導管選用Φ42×3mm的普通鋼花管，長度4m。導管前端做成尖錐形封閉，在距頭部1.0m以下每隔15cm，交叉鉆Φ8mm的孔（見圖1）。

1.2.2鉆孔、插管。鋼架架立后在鋼架上方鉆孔，用YT-28風鉆鉆孔。導管沿開挖輪廓環向間距300mm，外插角5°～15°/30°，小導管外露20cm以便安設注漿管路。

成孔后用自制35風管吹（清）孔，清孔后插入小導管，如插入困難，可用帶沖擊的YT-28風鉆頂入，施工中保護鋼管尾部不被損壞，以便與高壓注漿管連接。導管插入長度不小于管長的90%，尾端和鋼架主筋焊接牢固。

1.2.3導管周圍封閉。排管完成后，噴射混凝土封閉支護。為堵塞孔壁與導管之間空隙，防止漿液泄漏，前方工作面在管附近和支護一起噴8～10cm厚混凝土或在孔隙處用速凝水泥封堵，封閉管口后連接注漿管路注漿。

1.2.4注漿施工。注漿施工工藝圖見圖2，施工流程見圖3。

圖2　注漿施工工藝圖

圖3　注漿管注漿施工流程

1.2.5注漿參數。注漿材料為水泥——水玻璃雙液漿；注漿擴散半徑0.3m；注漿速度30～50L/min；凝結時間15～20min；注漿壓力：0.5～1.0MPa；水泥漿水灰比（重量比）0.8∶1.0～1.5∶1.0，水泥漿水玻璃比（體積比）1.0∶0.4～1.0∶0.8或根據現場情況確定。

1.2.6注漿量計算。單根小導管注漿量計算公式如下［5］：

式（1）中：R為擴散半徑，取0.3m；L為注漿管長度，取4.0m；n為孔隙率，取0.3；α為注漿系數（α=0.7～0.9），取0.85；β為漿液損耗系數（β=1.1～1.4），取1.2。

經計算Q=0.346m3，沿環向共布置122根小導管，則每延米注漿量122Q/1.5=28.14m3。

1.2.7配制漿液。①水泥漿的配制根據預配制水泥漿的體積，按水灰比計算出所需的水泥、水的用量。施工中宜采用水灰比為W∶MC=1∶1。根據用量，首先在容器中加入水和水泥，強力攪拌，混合均勻。②水玻璃漿的配制在濃水玻璃中加入水，邊加水邊攪拌，邊用玻美計測試其濃度，到達所需要的稀釋濃度為止。施工中宜采用水玻璃濃度為30～40Be’。

1.2.8注漿作業。注漿管全部布設完成后，檢查密封情況，就緒后開始注漿。進漿速度一般每根導管控制在30L/min以內。稠度控制在18±2s，據此計算單孔注漿量，定量注漿。注漿壓力由小到大，從開始0MPa升至終止壓力1MPa，然后穩壓至60s，即可停止注漿，穩壓壓力為0.5～0.6MPa。為防止漿液外漏，注漿后導管立即用棉紗封堵。注漿后清洗注漿管路，進入下一循環開挖施工。

1.2.9管線周圍注漿措施。暗挖通道開挖前準確勘查通道上方管線的位置及高程，把管線位置繪制到圖紙中，在圖紙上定位管線周圍小導管打設的角度。通道開挖至管線附近時，按照圖紙上標注的小導管打設的角度準確打設小導管。

管線周圍土體孔隙率較大，小導管注漿時，根據實際情況合理適當調整漿液的比重，延長注漿的時間，增加注漿量。待管線周圍漿液充分凝結后再開始開挖。

2　土方開挖技術方案

出入口暗挖部分斷面為拱頂直墻形式，采用CRD法開挖，每循環進尺0.5m。土方采用人工挖掘，小推車運輸，汽車吊吊裝出土，施工現場根據需要在中隔板留設下土孔洞，以便于上導洞掌子面出土。

2.1拱頂直墻結構斷面CRD法開挖

拱頂直墻斷面開挖分4個洞室分別依次進行開挖，洞室間設中隔壁、中隔板。開挖順序為1號導洞→2號導洞→3號導洞→4號導洞，每導洞斷面縱向錯開距離不小于5m（見圖4）。

2.1.1上部導洞開挖。注漿加固后采用環行核心土法開挖，首先開挖拱頂及中隔壁上半部分土方，留核心土，噴射砼形成臨時支護，在迅速開挖側墻及中隔壁位置土方，核心土的高1.5m左右，長1～1.5m，兩側距開挖面留夠作業空間0.8m左右，可根據周邊作業空間需要適當調整，安裝拱架后噴射砼，最后開挖核心土，安裝臨時仰拱，噴射砼粉筆成環。掌子面留1∶0.3～1∶0.2坡度。臨時仰拱架設落后拱頂鋼架2～3榀。

2.1.2下部導洞開挖。下導洞開挖斷面落后同側上導洞開挖面不小于5m。掌子面留1/4～1/6坡度。

圖4　開挖步序圖

2.2CRD法施工要點及技術措施

①隧道開挖外輪廓線充分考慮施工誤差、預留變形和超挖等因素的影響，注意控制通道的開挖中線和水平，確保開挖斷面圓順，鋼鋼架安裝位置正確。②加強量測監控，做好信息反饋，及時調整施工方法。③通道開挖前備好搶險物資，并在現場堆碼整齊，專料專用。④開挖過程中，上半斷面采用環形開挖，保留核心土；下半斷面開挖時，邊墻采用單側或雙側交錯開挖，仰拱盡快開挖及時施作支護，盡快形成全斷面封閉，以控制圍巖變形。⑤因為CRD法工序較多，工序轉換使得結構受力復雜，為保證拆除臨時鋼架時的安全，必須保證各部鋼架之間的連接質量。⑥施工中不得欠挖，對意外出現的超挖或塌方采用噴砼回填密實，并及時進行背后回填注漿。⑦對將要停工時間較長的開挖作業面，不論地層好壞均施作網噴混凝土封閉。⑧開挖過程中必須加強監控量測，當發現拱頂、拱腳和邊墻位移速率值超過設計允許值或出現突變時，及時施作臨時支撐或仰拱，形成封閉環，控制位移和變形。

3　結論

以鄭州地鐵1號線新鄭州大學站1、2號出入口通道為工程實例，著重介紹了CRD法淺埋暗挖小導管超前注漿施工工藝，并給出了CRD法淺埋暗挖施工要點和技術措施，工程經驗表明，在鄭州西區地層的CRD法淺埋暗挖施工中，小導管代替大管棚能夠滿足工程要求。

［1］姚偉振.超前小導管注漿技術在淺埋暗挖法隧道施工中的應用［J］.國防交通工程與技術，2015（s1）：131-132.

［2］侯學淵，錢達仁.軟土工程施工新技術［M］.合肥：安徽科學技術出版社，1999.

［3］張民慶.廣州地鐵楊體區間飽和含水砂層施工［J］.世界隧道，1998（6）：53-56.

［4］王建平，張富強.小導管注漿預支護技術在城市淺埋暗挖隧道的應用［J］.河北建筑工程學院學報，2003（1）：55-57.

［5］JTGF60-2009.公路隧道施工技術規范［S］.

Advance Grouting Construction Technology of Shallow Underground Excavation Small Pipe by CRD Method

Zhang TianzhenShi LingLiang Cheng
（China Railway 16th Bureau Group Corporation Ltd.，Beijing 100023）

The 1stand 2ndaccess passages in new Zhengzhou University station of No.1 subway line of Zhengzhou City were taken as engineering examples，the entrance channel excavation as an engineering example，the construc?tion technology of small pipe grouting used in CRD shallow buried excavation method was introduced in detail，and the construction and technical measures for CRD shallow buried excavation method were also pointed out，the 1stand 2ndaccess passages were finished and no quality questions were found.So pipe grouting construction can be used to take place of large pipe shed in West Zhengzhou and can meet with the engineering requirements.Related research results in this paper can provide reference for the design and construction of Zhengzhou Metro follow-up project and national similar projects.

CRD method；shallow buried excavation；small pipe grouting；construction technology

U45

A

1003-5168（2016）08-0090-03

2016-07-07

河南省科技攻關項目（162102210019）。

張天真（1984-），男，工程師，研究方向：盾構工程。