石军
（中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都611130）
摘要：伴随着社会经济的高速发展，轨道交通越来越密集，建设环境越来越复杂，轨道交通穿越重要建构筑物越来越多，对于盾构掘进施工存在更大的安全隐患，需对建构筑物和既有地铁线路地基进行加固。本文以成都轨道交通19号线二期工程为例，水电七局在工程实践中不断开展科技创新，施工中反复研究、改进，形成了一套先进可靠的盾构隧道地面注浆加固施工技术，不仅保证了盾构平衡安全穿越构筑物，也加快了施工进度，节约工程投资，取得了显著的经济效益和社会效益，希望能为其它类似工程提供参考。
随着城市轨道交通的高速发展，轨道交通越来越密集，建设环境越来越复杂，轨道交通穿越重要建筑物越来越多，对于盾构施工扰动控制形成了巨大考验。盾构施工扰动控制主要手段有盾构推荐参数控制，周边土体加固及监测反馈（程韬等，2020）。对于注浆加固技术，在盾构施工中，也得到了较为广泛的运用，上世纪中叶，在欧洲发明了袖阀管注浆技术，在盾构掘进中得到了较广泛的运用，不足之处在于袖阀管注浆技术的套壳料施工过于复杂（任跃勤等，2022）。通过施工中反复研究、改进，将水电工程注浆技术与盾构施工相结合，形成了一套先进可靠的盾构隧道地面注浆加固施工技术，该技术操作方便高效，注浆效果好，不仅保证了盾构安全穿越建筑物，也加快了施工进度，节约了工程投资，取得了显著的经济效益和社会效益。对于盾构下穿隧道的工程，（甘晓露，2020；张毫毫，2020；林庆涛，2021），分别通过工程实测数据分析、数值模型、模型试验验证了新建盾构隧道下穿会对上部既有隧道周围土体产生扰动，进而使土体产生自由位移，使既有管线纵向产生不均匀沉降，严重威胁既有管线的正常使用安全（赵子冲，2021）。为保证既有结构的安全，避免既有结构因沉降过大产生危险，在近接施工过程，要采取措施控制既有结构的沉降（洪闰林，2021）。
在盾构下穿过程中，新建隧道直径和管隧净距两个影响因素对建筑物和地表变形影响较大（秦宇杭，2020），而19号线作为大直径盾构工程，下穿较多重要建筑物，施工安全风险较大。本文对19号线盾构下穿既有重要建筑物加固施工技术进行
1工程概况及施工难点分析
1.1工程概况
成都轨道交通19号线二期工程双流机场站~龙桥路区间，4台盾构从龙双中间风井向大小里程始发，小里程从龙桥路站吊出。在里程ZDK78+715~ZDK78+926、YDK78+767~YDK78+948处左右线下穿美丽点会所小区，左右线穿越7栋房屋，穿越地层为上软下硬的砂卵石和泥岩的复合地层，位置关系如图1、图2。以美丽点为对象进行深入研究，通过不断改进，形成了一套先进的盾构地面注浆施工技术，并应用于机场锅炉房、机场公安局、机场高速、DN1800给水管、盾构出洞端头加固等部位。
1.2水文地质
成都轨道交通19号线隧道穿越地铁3号线区段地层从上到下依次为杂填土、粉质黏土、砂层、砂卵石层、泥岩，其中新建轨道交通19号线盾构隧道主要穿越为<5-8-3>砂卵石地层和淤泥、<7-1-3>泥岩地层，隧道顶埋深23～28m，隧道拱顶距离房屋基础底部最小竖向净距23m。
根据成都地区区域水文地质资料、场地土层及地下水赋存条件，区间段地下水主要有赋存于填土里的上层滞水、第四系孔隙水和基岩裂隙水三种类型。根据勘察期间长期水位观测孔资料，区段内地下水稳定水位埋深约2～15m，勘察期间区间范围地下水位埋深约1.5～20m，局部受人工降水影响，最深达25m，水位变化幅度较大，含水层有效厚度约为20～40m。
1.3下穿施工难点分析
根据区间下穿小区多栋房屋，穿越地层为复合地层，盾构掘进易超方，地下水较丰富，房屋为多年老建筑，且局部淤泥层较厚，易造成沉降或开裂。
2房屋变形控制标准
结合《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（GJJT202-2013）各方联合确定了穿越房屋的控制标准：
（1）建筑物沉降控制值20mm；
（2）倾斜控制值10mm；
（3）地表沉降控制值30mm。
3注浆加固工艺
本次注浆采用膜袋花管法注浆工艺，膜袋花管法是通过预设膜袋达到分段注浆的效果，其优点是可以对注浆压力和注浆段长进行控制，控制浆液扩散范围操作方便高效，注浆效果好。这种方法是首先钻出注浆孔，在孔内下入特制的带有孔眼的注浆花管，用土工布将花管与孔壁之间形成止浆包，可达到分段注浆的目的。
3.1布孔形式
由于小区范围较广，盾构穿越前，房屋还没有进行加固，在盾构靠近房屋时，房屋沉降较大，故停机进行房屋加固，以房屋边墙2m外钻斜孔，将盾构上方地层进行加固，预加固剖面如图3所示。
3.2注浆材料及设备
注浆用P.042.5普通硅酸盐水泥，细度要求为通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%，备用黏度时变浆液、麻丝、水玻璃等。钻孔注浆设备用90AS锚固钻机配备油动空压机、3SNS注浆泵、卧室水泥制浆系统、JJS-2B配浆搅拌机以及LJ-V型记录仪。
3.3钻孔注浆施工
（1）施工工艺流程
其注浆工艺流程如图4所示。
（2）测放孔位
注浆孔孔位放样均由测量与现场技术质检共同完成，严格按地面加固孔位布置图进行孔位放样。
（3）管线探挖
动土前必须坚决实行“先探后挖”、“双确认”原则，每个注浆孔破土前需采用管线探测仪进行管线探测，再采用人工开挖探孔，探孔完成后需再次采用管线探测仪进行复探。
（4）钻机施工
防止钻机在施工过程中位置发生变化，特别是保证孔位、孔向及倾角满足设计要求，所有钻机的孔位、孔向及钻孔角度应严格按照设计参数控制。钻孔采用锚固钻机进行跟管钻进，钻孔孔径应满足注浆要求，钻孔分序加密，分两序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。
（5）注浆施工
注浆采用自下而上分段阻塞方式进行。注浆孔分序加密，分两序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。自下而上分段卡塞注浆施工流程如图5所示。
图5 自下而上分段卡塞注浆示意图
注浆分段通过膜袋和卡塞位置来实现，使用锚固钻机跟管钻进一次成孔，然后下设花管，起拔套管。在花管内，距孔底第一环膜袋注浆孔上方约20cm处下设水（气）压注浆塞，在0.3Mpa压力下灌入水泥浆膨胀膜袋，起到阻塞作用；当膜袋充分膨胀、泌水结实后，继续升高压力，此时密封橡皮套打开，水泥浆经花管进入孔内，继续升压，按每段的设计压力，开始对地层进行灌浆。花管制作如图6所示，其制作方法如下：
①花管采用φ72PVC管或钢管制作；
②在花管上按环间距50cm梅花形布设4个φ12mm出浆孔；
③每环出浆孔采用10cm宽橡皮套包裹，
橡皮套底部需采用绑扎丝与花管绑扎牢实，防止在下花管时橡皮套移动或翻卷，每个橡皮套如同一个单向阀门，在灌浆压力作用下浆液可以由里向外流出，但注浆结束或中止后，浆液不能返流；
④止浆环（膜袋）应根据灌浆分段长度进行设置，膜袋两端均应采用14号铁丝绑扎牢实。绑扎膜袋时，花管膜袋段设置出浆孔，但不安装橡皮套，在灌浆时先使用小压力（一般为0.2～0.5Mpa）压浆膨胀膜袋，待膜袋膨胀起到阻塞作用后，开始升压进行分段灌浆。
图6 预设花管示意图
（6）注浆压力及段长划分注浆压力及段长划分如表1。
（7）注浆水灰比和浆液变换
①注浆水灰比及浆液变换为1∶1、0.8∶1、0.5∶1，采用1∶1浆液开灌；
②注浆浆液由稀到浓逐级变换，当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不改变水灰比；当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而注浆压力和注入率均无显著改变时，换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，进行越级变浓。
（8）注浆结束标准及封孔
在设计压力下当注入率不大于l0L/min，持续注入l0min即可结束本段注浆。注浆结束后，对注浆孔进行全孔注浆一次封孔，封孔注浆压力为该孔最大注浆压力。
4预注浆加固成果
通过美丽点小区预注浆研究，形成了丰富的成果。
4.1注浆成果
各序孔注浆成果如表2。
平均单位注灰量为92.40kg/m，Ⅰ序孔121.51kg/m，Ⅱ序孔56.01kg/m，Ⅱ序孔单位注灰量比Ⅰ序孔减低53.9%，递减规律明显，单位注灰量柱状图如图7所示。
大耗浆量孔段主要均集中在第1段和第2段，少数为第3段和孔口段，即17～24m深度为大耗浆量段，隧道上方3～10m砂卵石具有较好的加固效果，由于浅表层注浆压力不宜过大，且存在地表漏浆情况，注浆辐射范围相对较小。
4.2注浆后取心
注浆后，待凝7~14d选取各次序孔中间部位，即较薄弱位置进行了取心，典型心样如图8和图9所示。
通过注浆加固后岩心采取率有明显提高，达98%以上，岩石裂隙充填较明显，胶结较好，并通过切块后进行无侧向抗压试验，抗压达到30Mpa。
4.3注浆技术应用
通过美丽点小区加固技术改进后，后期在19号线二工区工程中得到了广泛应用，包括：美丽点小区72其他栋房屋加固、机场锅炉房、机场高速、机场公安局、DN1800给水管、盾构出洞端头等部位，钻孔注浆量达到20000m。经过预注浆加固，保证了建筑物和盾构施工的安全。
5施工监控量测
穿越期间通过对建筑物及地面进行监测，均满足变形控制要求，如图10所示。
6结论
本文基于成都轨道交通19号线富水砂卵石地层下穿既有运营3号线工程，采用技术理论与实践相结合的方式，进行了深入的研究，成功保证了穿越建筑物和盾构施工的安全，主要研究结论如下：
（1）盾构近距离穿越建筑物，采用膜袋注浆法施工技术具有较高的可靠性，可得到广泛运用。
（2）砂卵石地层自稳性差，盾构穿越前需对近接建筑物进行加固处理。
转载文献来源：中国知网-四川地质学报
