砂层中地铁暗挖隧道注浆施工技术

砂层中地铁暗挖隧道注浆施工技术

摘要：沈阳地铁一号线保工街车站~铁西广场站区间隧道主体结构位于中粗砂、砂砾层中，结构底板埋深16.305~19.0m。砂层由于其不稳定性、极强的透水性，对地铁暗挖施工及注浆加固提出了极高的要求。本文通过对注浆材料配合比及注浆施工技术参数的论证，针对不同的结构部位采用了不同的注浆材料进行加固处理，特别是应用沈阳德重功能材料有限公司生产的（THE-Ⅱ型）固砂剂对超前小导管砂层注浆加固处理中，保证了工程质量的同时，也取得了良好经济效益。

关键词：砂层 初期支护 固砂剂 注浆施工

1 工程概况1.1 工程简介

沈阳地铁一号线保~铁区间从建设大路保工街开始，向东经齐贤街路口、兴顺街路口、景兴北街路口、勋望街路口、贵和街路口到铁西广场站。区间起点里程DK8+136.298,区间终点里程DK9+383.996,全长1247.698m双线米。区间线路在铁西广场站站前设渡线、停车线及联络线，线路坡度成“V”字型，区间中部设排水泵站。建设大路为沈阳市区的交通要道，任务繁重车流量较大，道路两侧均为低层厂房及中高层建筑，与区间结构边距离9~20m不等。 1.2 沿线管线 ****该区间主要管线为建设中路下埋有直径1350~400mm的污水管，管底高程为37.72m（埋深2.98m），其余在建设北路北侧辅路地下管网比较多，包括污水、电信、电力等，南侧辅路下管线较少。1.3 区间结构1.3.1 区间采用矿山法施工，共设1号、2号两个施工竖井及横通道与左右线连通，其中心里程分别为DK8+370.000及DK9+070.00。竖井、横通道与区间正线位置关系见 图1。 1.3.2 区间在近铁西广场站侧设一人防段，其中心里程为DK9+370.000。 1.3.3 区间线路在铁西广场站站前设渡线、停车线及联络线。该段衬砌结构型式较为复杂，除单线单洞标准断面（图2）外，还有大跨度单洞断面及三连拱断面等。 1.3.4 线路最低点位于区间DK8+430.000处，此处设一泵站。

2 工程地质、水文地质及工程特点

2.1 场地工程地质条件

该区间建筑场地地形较平坦，地面标高介于40.35m~41.26m之间，西部低东部高，地表相对高差0.91m，本区间地基土自上而下依次描述如下：图3所示。

2.2 场地水文地质条件

该场地见两层地下水，粉质粘土隔水层，层厚0.5~6.20m。上层地下水初见水位埋深为7.20~9.87m。稳定水位埋深为7.50~10.50m，标高30.20~33.m；下层地下水属承压水，承压水头埋深为9.00m，标高31.700m，含水层渗透性强，一般在50~110m/d之间，水力坡度约1.0‰左右。

2.3 工程特点

2.3.1 工程环境复杂，管线众多。本标段地处沈阳市铁西老工业区，地下管线纵横交错，且老化严重。主要有污水、雨水、自来水、煤气、电信电缆等各种管线，而其中1952年修建的砖砌污水暗渠方沟，纵穿于右线隧道正上方，对隧道开挖产生着直接的影响。暗渠底部埋深2.98m，暗渠断面尺寸为2.05m（宽）*1.9m（高），施工年代久远，渗漏严重，在施工时必须采取加强处理措施。

2.3.2 水位埋深浅。向下开挖7~9m即可见地下水，区间主体隧道全部位于地下水中，增

大了施工难度。

2.3.3 开挖时砂层自稳能力较差，当遇到管线渗漏或上层滞水等情况时很容易产生流砂，开挖时必须严格进行超前支护及注浆，保证掌子面砂层的稳定是安全施工的关键。

3 注浆材料

注浆材料是注浆成败的基础。如果注浆材料选择的不适宜，那就注定了注浆后施工过程中多灾多难、事故不断。目前国内外常用的注浆材料有水泥浆与化学浆两大类。其中水泥浆液包括单液水泥浆及水泥-水玻璃双液浆；化学浆包括水玻璃类、固砂剂液浆、改性水玻璃等。

3.1 注浆材料的要求

3.1.1 浆液粘度低、渗透力强、流动性好、能进入细小裂隙和粉细砂层。3.1.2 可调节并准确控制浆液的凝固时间，以避免浆液流失，达到定时注浆之目的。3.1.3 浆液凝固时体积不收缩，能牢固粘结砂石；浆液结合率高，强度大。3.1.4注浆浆液为单液浆或双液浆，水泥为标号不低于PO42.5的普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度宜为39～41Be 。

3.1.5 浆液稳定性好，浆液无毒、无臭、不污染环境，对人体无害，非易燃、易爆之物 。3.2 注浆材料的配合比

根据沈阳地铁一号线保~铁区间暗挖法施工的不同加固部位，我们设计除了四种配合比以满足施工要求。

3.2.1 水泥砂浆：水泥806；砂806（细砂）；水363；早强型减水剂40.3；膨胀剂.5。3.2.2 固砂剂（THE-Ⅱ型）： 固砂剂 305 kg；水915 ~1220kg。

3.2.3水泥—水玻璃：水373kg；水泥为373 kg；水玻璃710kg；磷酸氢二钠10.4 kg。3.2.4 高效无收缩水泥浆：水泥1276 kg；水482 kg；减水剂12.76 kg；膨胀剂142kg。

3.3 注浆材料施工技术参数

小导管预注浆设计根据地质情况、设备能力、施工条件等针对保~铁区间主要的两种注浆材料（水泥-水玻璃、固砂剂）提出了一下参数 表1。

4 施工方法

4.1 区间隧道主要施工步骤

4.1.1 单线单洞标准断面，采用台阶法施工 见图4。

4.1.2 单线单洞加宽断面（包括人防段断面），采用中隔壁法施工。

4.1.3 双线单洞断面，采用双侧壁导洞法施工 见图5。

4.1.4 三连拱断面，采用中洞法施工。

4.2砂层地质中初支施工方法

由于砂层地质稳定性不好，很容易产生坍塌，除盾构法采用机械施工外，暗挖施工基本全部采用人工进行开挖，及时喷射混凝土封闭成环，每施工0.5m为一个循环。主要工序为：上台阶开挖→格栅安装→连接筋焊接→打设超前小导管→喷射混凝土→小导管注浆→下台阶开挖→下一循环，每循环施工时间约为5~6小时。

4.2.1 超前大管棚

大管棚通常设置在断面变化处及危险性较大的地段。本区间在竖井进横通道马头门处、横通道进区间正线马头门处设置大管棚。大管棚采用Φ108mm、δ=5mm的热轧无缝钢管，横通道马头门处管棚长9m，区间正线马头门处管棚长12m。管身上钻6~8mm的眼孔，梅花型布置，孔距30cm，以保证管棚注浆时浆液的扩散。管棚分节制作，受作业空间的，采用3m一节进行施工，施工过程中逐节夯进、接管。接头采用坡口焊连接牢固。管棚沿拱部开挖轮廓线外边缘120°范围布设，环向间距30cm，外插角2~2.5°。注浆液采用水泥砂浆，注浆压力为0.2~0.3MPa。