浅析沈阳地铁超前小导管注浆试验

浅析沈阳地铁超前小导管注浆试验

温旭

北京赛瑞斯国际工程咨询有限公司沈阳分公司  辽宁 沈阳 110000

【摘要】超前小导管是暗挖工程掘进施工过程中的一种工艺方法，在沈阳主要用于中粗砂层段、砾砂段、粉细砂等地段的超前支护，对暗挖隧道起到了防渗及加固作用，使之开挖面上部砂土固结为整体，对格栅喷锚施工起到了支撑作用，是整个暗挖初支施工的先决条件。本文以沈阳地铁4号线太原街站至南五马路站区间为例，重点分析超前小导管施工控制及注浆试验论证，为类似工程施工提供了宝贵的经验。

【关键词】小导管；暗挖；注浆；超前加固；

引言

沈阳地铁四号线太原街站及太南区间是典型的中粗砂、砾砂地层，局部地段存在夹泥层，地下水比较丰富，给施工带来了巨大的风险，采用小导管超前支护预加固地层技术，通过注浆，使小导管周围土体固结成一拱式或梁式承载体，在小导管及承载体的棚架作用下开挖下部土体既安全又稳妥，有效地控制拱顶坍塌和地表沉降，防止出现涌水流砂等现象，所以暗挖初支结构施工中小导管注浆加固效果直接影响后续施工的安全，在初支施工过程中起到了决定性作用。

1、工程概况

太原街站～南五马路站区间北起太原街站，沿南京南街向南敷设，至南五马路站，位于南京南街现状道路下方，道路两侧为企事业单位、商铺和住宅，起点里程DK16+719.999，终点里程DK17+254.974，区间全长534.975双线米，纵断采用V字坡,覆土厚度约为16.5m~19.73m；区间内左、右线设置单渡线，区间左线在DK16+837.206~DK17+058.636设置停车线,区间采用矿山法施工。

2、结构设计概况

衬砌结构型式有单线单洞马蹄形断面、双线单洞大跨断面，主要采用马蹄形断面复合式衬砌结构，初期支护采用喷射混凝土加格栅钢架措施，辅助工程措施采用超前小导管注浆和掌子面喷射混凝土封闭。

3、根据具体地层情况进行小导管注浆配比及现场试验

1.1主要材料参数

1）水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥，密度为3150kg/m³；

2）水：水的密度取1000kg/m³；

3）固砂剂：固砂剂为沈阳启润达生产，型号；QRD-GSJ，密度1348kg/m³；

4）水玻璃：水玻璃为沈阳启润达生产，型号；QRD-GSN，波美度Be为40，相应密度为1395kg/m³；

1.2已知合同小导管计量方式：

根据沈阳地铁工程量计量规则为小导管注浆（间距≤450mm）情况下的计算方法为“按照设计图示小导管长度、外插角度计算加固土体厚度，小导管布设范围内图示开挖面弧长及暗挖长度计算加固体积”，根据工程量计量规则结合设计图纸要求，以每榀进尺长度0.5m为计算基础得出以下数据：

1.3主要材料参量计算

根据已知数据每榀格栅小导管注浆量计算中可得小导管的注浆量为0.068m³/1根（L=2m），本次计算以每根小导管（L=1m）双浆液为算量，即0.034m³/1根（L=1m）。（下面计算公式只列数比，不在计算过程中加入单位）

水泥浆-水玻璃双浆液计算

1）计算水泥浆参量：因水泥浆-水玻璃双浆液的体积比为3:1，所以水泥浆占单根小导管体积的3/4，即0.0255m³/1根（L=1m）。因1:1水灰比（质量比）中水泥和水的质量相同，所以水泥和水的质量均设为X，那么X/3150+X/1000=0.0255，得X=19.36kg，所以每根小导管水泥和水的重量均为19.36kg。

2）计算水玻璃参量：因双浆液的体积比为3:1，所以水玻璃占单根小导管体积的1/4，0.0085m³/1根（L=1m），所以0.0085*1395=11.86，每根小导管双液浆需要水玻璃质量为11.86kg。

所以，每榀进尺长度0.5m为计算基础下。每根小导管双液浆材料比（质量比）约为：水：水泥：水玻璃=19.36kg:19.36kg:11.86kg。

水泥浆-固砂剂双浆液计算

1）计算水泥浆参量：因水泥浆-固砂剂双浆液的体积比为1:1，所以水泥浆占单根小导管体积的1/2，即0.017m³/1根（L=1m）。因1:1水灰比（质量比）中水泥和水的质量相同，所以水泥和水的质量均设为X，那么X/3150+X/1000=0.017，得X=12.9kg，所以每根小导管水泥和水的重量均为12.9kg。

2）计算水玻璃参量：因双浆液的体积比为1:1，所以水玻璃占单根小导管体积的1/2，0.017m³/1根（L=1m），所以0.017*1348=22.92，每根小导管双液浆需要水玻璃质量为22.92kg。

所以，每榀进尺长度0.5m为计算基础下。每根小导管双液浆材料比（质量比）约为：水：水泥：水玻璃=12.9kg:12.9kg:22.92kg。

根据设计要求，注浆压力控制在0.4-0.6MPa。

1.4结论：

1）根据沈阳地铁工程量计算规则及现场试验配比结合现场实量实测得出，固砂剂和水玻璃按一定配比结合水泥浆在砂层中注浆效果明显。每根小导管扩散半径为17-20cm，每两根小导管中心间距为30cm，那么每两根小导管间注浆扩散重合部分约为4-10cm，起到了局部注浆加固及整体连接的作用。

2）从现场试验及施工过程中两种浆液尽量不要单一的使用，应该结合土质及现场隐患情况进行选择，达到成本控制及质量安全控制。因此，在中粗砂地层中优先使用固砂剂，在粉细砂、细砂地层中及顶拱渗水面、夹泥层中优先使用水玻璃。每步开挖洞室后用套管打入取样检查砂砾固结厚度，如达不到要求，要调整配合比，改善注浆工艺。

4、特殊风险源及特殊结构关系下小导管注浆工艺的使用

1.1不明地质

隧道开挖前，对图纸及地勘报告进行复查，对地面进行超前探测，对报告地勘报告与现场不符的部分、超前探测报告上显示异常的部位须对拱顶范围及开挖边缘的松散地层进行深孔注浆或地面导管加固注浆，以保证开挖期间土体的稳定。 

1.2临时施工通道

施工过程中因故需要增开洞门作为临时通道时，该处为交叉处，应力集中，结构受力的转换、土体扰动多，受力复杂，为施工难点。在洞门上部增设小导管注浆，可采用双排小导管也可采用单排密布小导管。

5、结束语

隧道在施工过程中遇拱顶空洞或粉细砂等软弱地层容易出现坍塌，通过对超前小导管注浆试验及施工过程的控制,达到预期的加固强度和止水效果，当注浆量超过小导管理论或实际日常施工时的注浆量时也能够对前方土体产生警惕,推测土体异常,从而制定专项措施，防止事故发生。

参考文献

[1]李子刚，编，地铁站站后端区挖隧道全断面注浆监理质量控制要点。《建设监理》 2021年12期

[2]晏启祥，编，小净距隧道施工小导管注浆效果的数值模拟分析。《岩土力学》2004年z2期

[3]沈阳地铁集团质量监督管理处，编，沈阳地铁工程质量管理标准化实施细则。2019-01

作者简介：温旭，出生年月日：1986年05月04日 ，性别：男，籍贯：辽宁 铁岭，民族：满，学历：本科，职称：高级，研究方向：道路桥隧