近几年来，随着国民经济的高速增长，城市地铁工程迅猛发展且大多处于人口众多、建筑物密集、交通拥挤、管线纵横交错的闹市区。在施工时，为减少对各种环境因素和外在因素的影响，经常采用暗挖法施工，但是由于人类活动和历史因素等诸多原因，这些地区往往地下水丰富、地质情况复杂、地质条件较差，不利于暗挖工法的施工。为此，必须采取各种辅助工法进行施工。本文对地铁暗挖隧道施工中深孔注浆技术的应用进行了探讨。

标签： 地铁;暗挖隧道;施工;深孔注浆;技术

引言：

在城市地铁暗挖隧道施工中水的治理一直贯穿始终，水不仅危及施工过程中人员、设备的安全，也影响后续隧道运营的质量，同样也影响周边建（构）筑物的安全。一般地铁事故70%以上都和水有关，比如开挖过程中涌水、或是基础泡软拱顶沉降侵限、周边建筑物沉降开裂、管线拉裂等等，都和水密切相关。可以说水治理成功了，整个隧道的安全、质量就有保证了。本文从地铁暗挖区间隧道施工出发，详细介绍了深孔注浆技术。

一、浅埋暗挖法施工隧道介绍

浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工，新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控，指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出来的，如深圳地铁区间隧道大部分采用了浅埋暗挖法施工。

浅埋暗挖法的施工技术特点：围岩变形波及地表;要求刚性支护或地层改良;通过试验段来指导设计和施工。

浅埋暗挖法施工隧道时，应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等，选择适宜的开挖方法及掘进方式。施工中区间隧道常用的开挖方法是台阶法、CRD工法、眼镜工法等;城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法测洞法或中洞法等工法施工。

地下铁道是在城市区域内施工，对地表沉降的控制要求比较严格，所以更要强调地层的预支护和预加固，所采用的施工方法有超前小导管预注浆、开挖面深孔注浆、管棚超前支护。浅埋暗挖法的施工工艺可以概括为“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。

二、地铁暗挖隧道施工中深孔注浆的优点

1、通过采用深孔注浆后，土体强度大大增加，后续施工未出现塌方现象，施工连续，窝工情况减少，有效控制了施工成本;

2、深孔注浆可以极大程度地控制开挖面的渗水问题，有效避免因地质水文等不利条件引起的涌水塌方，保证工程进度;

3、暗挖隧道施工中下穿及侧穿既有建筑物时超前注浆采用深孔注浆的形式施工，既可保证开挖面的施工质量及安全，又可有效的控制地表及建筑物的沉降。

三、深孔注浆工艺特点、原理及适用条件

1、工艺原理

深孔注浆原理：深孔注浆主要采用水钻的形式以对前方土体最小的扰动形式进行钻孔，并采用高压注浆，将岩层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其凝固，达到改变围岩的目的，浆液的特性是使围岩岩层黏结力（C）、内摩擦角值（φ）、地层黏结强度以及密实度增加，起到加固的作用。颗粒间隙中充满了不流动且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成具有一定强度和止水效果的地下连续注浆防护体，达到加固和止水的预防作用。

2、工艺适用条件

深孔注浆属于特殊的超前注浆施工工艺，主要使用于以下几种施工环境：

（1）隧道下穿及侧穿既有建筑物、重要城市管线及河流;

（2）隧道开挖土体稳定性较差，普通超前注浆无法满足正常开挖要求;

（3）隧道开挖中土体含水量较大，极易引发流砂及泥浆现象的地质;

（4）隧道开挖中突遇涌水及大面积塌方，可能导致前方地体疏松及存在空洞，采用深孔注浆止水加固。

四、注浆浆液的选择

施工前应根据深孔注浆加固目的及地质水文条件、环境条件正确定位注浆预期效果，由此基点出发再合理选择浆液类型。下面列举几种常用的浆液。

1、水泥水玻璃双液浆

水泥水玻璃双液浆主要应用于地质情况较差、含水量较大但无明水流及水囊，即极易产生频繁塌方及降水效果不明显;下穿重要城市管线及侧穿既有建筑物的施工区域。浆液凝固时间在5分钟之内。具体施工时可根据地层条件添加调节浆液凝结时间和可注性的外加剂。

2、止水化学浆

止水化学浆由水玻璃溶液和磷酸溶液组成，主要应用于渗水较为严重可能存有水囊的施工区域，对施工掌子面拱部及上、下台阶交接处的渗水及渗水引起的流砂、泥浆的处理效果较为明显。浆液凝固时间在5秒钟之内。

3、超细水泥水玻璃双液浆

超细水泥水玻璃双液浆主要应用于下穿重要既有建筑物或管线含水量较大的粘土、粉土、粉细砂等地层。浆液凝固时间在5min之内。

4、水泥浆+12%微膨胀剂

水泥浆+微膨胀剂浆液主要应用于因塌方或涌水引起的底层空洞填充及疏松土体的加固，有效控制地表及各种管线的沉降。加入微膨胀剂量为水泥重量的12%。

五、深孔注浆施工工艺

1、深孔注浆工艺流程

2、止浆墙施工

止浆墙为0.3m厚C20喷射混凝土，双层Ф6.5@150x150钢筋网，并设置Ф22@500x500加强钢筋，核心土采用50mm厚C20喷射混凝土保护;次段止浆墙在首段深孔注浆后预留的2m待挖注浆土体位置施工。

3、钻进成孔

注浆孔采用TXU-750型鉆机成孔，钻杆采用φ42中空钻杆，对准孔位后，钻机不得移位。钻机应严格根据地质情况控制进水量，防止塌孔。每个循环深孔注浆长度为5m-20m。不同地质情况选择不同的钻孔深度，砂卵石层钻孔长度应在5m-8m;中粗砂层钻孔长度应在8m-12m;粉细砂及粉质粘土层钻孔长度应在12m-20m。深孔注浆长度在15m以下效果最佳，钻孔长度越长，注浆效果越不理想。填充深孔注浆孔位布设间距为1.0m×1.0m，梅花型布设。超前深孔注浆孔位布设间距为0.5m×0.5m，梅花型布设，一般设置3-4环孔位。涌水塌方事故处理深孔注浆孔位布设间距为0.5m×0.5m，梅花型布设，一般设置3-4环孔位。4、注浆

注浆采用二重管后退式注浆。遵循从下至上、从内向外的顺序依次进行钻孔注浆。

（1）注浆参数

①注浆终压：内环注浆孔注浆压力为0.2MPa-0.5MPa;外环注浆孔注浆压力为1MPa-2MPa，最大不可超过3MPa。注浆压力在不同地层应有不同的控制范围，砂卵石层注浆压力应控制在0.2MPa-0.5MPa;中粗砂层注浆压力应控制在0.5MPa-1.5MPa;粉细砂及粉质粘土层注浆压力应控制在1.5MPa-3MPa。下穿及侧传既有建、构筑物及管线应根据具体施工情况（暗挖隧道距建、构筑物距离）另行确定注浆压力控制范围;

②凝固时间：1min-2min，为速凝注浆;具体施工时，在保证扩散半径前提下，选择合理的胶凝时间，如过河特殊地质段可为20s-180s。

③钻杆回抽幅度：约15cm-20cm;

④注浆速度：与地层孔隙及连通情况、地层密实度有关。砂层、粉质粘性土20-40L/min，砂砾石40L/min-60L/min，断层破碎带60L/min-120L/min。

（2）质量标准

注浆量需达到设计要求，计算公式为：Q=πRLβ式中R为注浆扩散半径;L为注浆长度;β为填充率，根据土质情况而定。

注浆完成后，钻孔检查，若涌水量≥0.15m3/h，则继续注浆;

六、结束语

深孔注浆作为一项重要的辅助工法，目前发展的理论和方法较多。主要的注浆理论有渗透注浆理论、劈裂注浆理论、压密注浆理论、裂隙注浆理论;主要的深孔注浆施工方法有钻杆注浆法、花管注浆法、套管注浆法、袖阀管注浆法、DDS法、LAG法、MT法等等，选择什么样的理论和工法要根据不同的工程地质水文条件、不同的控制要求和外部环境进行取舍。

参考文献：

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