注漿加固在地鐵淺埋暗挖通過(guò)地下管線的應(yīng)用

注漿加固在地鐵淺埋暗挖通過(guò)地下管線的應(yīng)用

摘要:結(jié)合工程實(shí)例,介紹了車站過(guò)污水管的施工方法,著重闡述了全斷面加固措施,并對(duì)車站過(guò)雨水管溝的施工工藝、施工工法進(jìn)行了論述,為今后類似工程的施工提供了參考。

關(guān)鍵詞:注漿加固,地鐵,地下管線,污水管

引言

當(dāng)前,北京市的地下鐵道建設(shè)步入了迅猛發(fā)展的快車道。為了迎接奧運(yùn)會(huì)的召開(kāi)及解決城市發(fā)展過(guò)程的環(huán)境交通問(wèn)題,2008年以前將完成地鐵5號(hào)線,4號(hào)線,10號(hào)線和奧運(yùn)支線總長(zhǎng)達(dá)80km以上的建設(shè)任務(wù)。地鐵線路路經(jīng)要盡量經(jīng)過(guò)大的客流集散點(diǎn),一般應(yīng)結(jié)合城市道路網(wǎng)和客流流向情況,沿城市主干道和主客流方向布設(shè)。因而,地鐵建設(shè)對(duì)于城市道路路面下埋設(shè)的各種管線的影響也就不可避免。

控制施工對(duì)于管線的影響在允許的范圍內(nèi),保證管線在施工過(guò)程中始終處于可控狀態(tài)下運(yùn)行意義特別重大。在北京地區(qū),受生產(chǎn)力發(fā)展水平的限制且地層條件允許,暗挖依然是地鐵建造的主要工法。與盾構(gòu)法相比,此種方法成本較低,但對(duì)周圍地層的撓動(dòng)相對(duì)較大。因此,深入開(kāi)展地鐵暗挖法施工中鄰近管線安全保護(hù)技術(shù)的研究工作尤為重要。

1車站概況

呼家樓站是地鐵10號(hào)線的中間站,位于東三環(huán)北路與朝陽(yáng)北路交叉路口,與規(guī)劃M6線呈十字換乘關(guān)系。車站沿東三環(huán)北路呈南北走向,受京廣橋橋樁影響,站臺(tái)分開(kāi)設(shè)置在東三環(huán)北路兩側(cè)的輔路下,埋深10m,站長(zhǎng),起訖點(diǎn)里程K19+~K19+。車站設(shè)5個(gè)出入口,2組風(fēng)亭、風(fēng)道。

車站為分離島式車站,為雙線雙洞,雙層結(jié)構(gòu),有效站臺(tái)長(zhǎng)度120m,寬(×2)m。結(jié)構(gòu)斷面為單拱單跨斷面,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)島式車站斷面跨度減小,開(kāi)挖寬度,標(biāo)準(zhǔn)斷面開(kāi)挖高度;車站主體過(guò)管線段采用局部壓低的單跨平頂曲墻斷面;在本站與M6線換乘節(jié)點(diǎn)處,采用單跨直墻斷面形式。車站采用洞樁法(PBA)施工。

2車站過(guò)污水管施工方法

在左線右導(dǎo)洞拱部右側(cè)有一條沿車站縱向分布的污水管線,管徑為1250mm,其內(nèi)底面距導(dǎo)洞最近距離為1285mm。該管線修建于20世紀(jì)70年代,采用頂管工藝,常年流水,平均滿管率為50%以上,高峰期排水量為/s。污水管在主線與M6線交匯處有一檢查井,編號(hào)C,位于東三環(huán)東輔路上。檢查井室高,長(zhǎng)×寬為×,井底距離導(dǎo)洞最近為500mm左右,此處為整個(gè)施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)。

現(xiàn)導(dǎo)洞標(biāo)準(zhǔn)斷面已施工完成,兩端均進(jìn)入挑高段7m,剩余未開(kāi)挖。由于該污水管線管徑大、水流急、距離導(dǎo)洞近、修建年代久遠(yuǎn),同時(shí)導(dǎo)洞斷面高,施工安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大,在該段導(dǎo)洞施工過(guò)程中將采取有效措施,減少洞室開(kāi)挖給周圍土體帶來(lái)的變形沉降,保證管線安全。

先引排、后加固、再施工。即導(dǎo)洞施工前在地面對(duì)該污水管線實(shí)施截流引排,減少導(dǎo)洞施工期間管內(nèi)水流量,在洞內(nèi)采用超前小導(dǎo)管及上半斷面注漿加固地層,臺(tái)階法開(kāi)挖導(dǎo)洞,控制洞室收斂變形和地層沉降。

左線右導(dǎo)洞開(kāi)挖設(shè)兩個(gè)工作面,分別由南北相向開(kāi)挖。因在車站換乘接點(diǎn)處(K19+右側(cè))有一污水檢查井(井C,井身為磚砌結(jié)構(gòu)),一條來(lái)自朝陽(yáng)北路的污水管(內(nèi)徑900)匯入該井,井位距離北端開(kāi)挖斷面為3m,為增加施工時(shí)的安全性,先從接近該井的北工區(qū)側(cè)開(kāi)挖斷面施工上臺(tái)階,進(jìn)行試探開(kāi)挖,待北端斷面通過(guò)后再進(jìn)行雙向施工。

超前探測(cè)前方地層情況

斷面開(kāi)挖前,在拱部靠近污水管線一側(cè)布設(shè)3根超前探孔導(dǎo)管,長(zhǎng)4m,用風(fēng)鎬頂入后拔出導(dǎo)管,根據(jù)孔口滲水及導(dǎo)管內(nèi)土質(zhì)情況判定前方地質(zhì)情況,如導(dǎo)管孔內(nèi)有水滲(或流)出,表明污水管線漏水或前方存有水囊,這時(shí)立即封閉掌子面,下管引排,如長(zhǎng)時(shí)間水流不斷,則表明污水管線滲漏嚴(yán)重,則采取壓注水泥水玻璃漿液對(duì)地層進(jìn)行加固處理,直至潛水被全部封堵為止。

選擇合適的開(kāi)挖作業(yè)時(shí)間

該污水管主要引排附近街區(qū)的生活污水,流量最大時(shí)為早、中、晚三個(gè)時(shí)段,在該段施工時(shí)避開(kāi)水量最大時(shí)段,嚴(yán)禁在夜間22:00至次日早5:00這一時(shí)段施工。

作業(yè)順序劃分

該段導(dǎo)洞最高段面(9m)全長(zhǎng),施工分三臺(tái)階進(jìn)行,上臺(tái)階高,中臺(tái)階高,下臺(tái)階高,先施工上臺(tái)階,設(shè)置臨時(shí)仰拱,采用Ⅰ16工字鋼,每榀布設(shè),網(wǎng)噴30cm厚C20混凝土,上臺(tái)階貫通后施工中下臺(tái)階,在距底板高位置設(shè)置一道Ⅰ16鋼支撐,每榀布設(shè)。在上臺(tái)階底部及中臺(tái)階底部設(shè)置鎖腳錨管,長(zhǎng)3m,每榀布設(shè)一次。

全斷面加固措施

1)導(dǎo)管加工。

導(dǎo)管加工同超前導(dǎo)管,拱頂外排和內(nèi)排小導(dǎo)管采用Ф32mm,L=,壁厚的無(wú)縫鋼管制作,環(huán)向間距30cm,縱向間距50cm,交錯(cuò)布置。掌子面用Ф32mm×無(wú)縫鋼管,長(zhǎng)度,間距80cm,梅花形布置。

2)注漿。

a.鉆孔:鉆機(jī)就位后,開(kāi)始鉆孔,鉆孔時(shí)應(yīng)注意鉆機(jī)的大臂必須緊頂在掌子面上,以防止過(guò)大顫動(dòng)。鉆機(jī)先低速開(kāi)孔,孔深達(dá)30cm后,方能轉(zhuǎn)入正常鉆速。鉆孔時(shí)要控制好進(jìn)水量,防止坍孔。

b.受鉆桿自重的影響,鉆桿鉆孔方向(特別是拱頂和拱腳處)要有一定的仰角,根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求,鉆孔有5°~10°的外插角。

c.安裝注漿管:在注漿管加工時(shí)先在管上鉆好Ф8mm、間距20cm梅花形布置的出漿孔。注漿管與鉆孔之間采用錨固劑封堵。

d.壓水試驗(yàn):檢查機(jī)械運(yùn)行情況、各管路封閉情況和進(jìn)漿管的進(jìn)漿情況,試驗(yàn)壓力一般不低于倍~倍的注漿終壓,也可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)酌情處理。壓水試驗(yàn)進(jìn)行三次,每次5min。壓水試驗(yàn)完后,要把水放掉。

e.注漿:壓水試驗(yàn)結(jié)束后,在不停泵的情況下開(kāi)始注漿,注漿時(shí)應(yīng)先注入一定量的稀漿后再逐步加大漿液的濃度。漿液配合比根據(jù)土體類型通過(guò)試驗(yàn)取得最佳的配合比。注漿時(shí)及時(shí)調(diào)整注漿液的配合比即壓力,以期達(dá)到良好的效果。

3車站過(guò)雨水管溝的施工方法

在車站結(jié)構(gòu)上方有兩條雨水管線,分別是位于車站結(jié)構(gòu)右線上方的Ф700雨水管和車站中部的Ф1050雨水管。在降水過(guò)程中車站主體上方多處滲漏,滲漏處有泥砂、泥漿流出。為了消除安全隱患,保證主體結(jié)構(gòu)扣拱施工的正常進(jìn)行,對(duì)超出車站兩端各50m范圍內(nèi)(長(zhǎng)約300m)對(duì)車站上方的Ф700和Ф1050雨水管采取疏通、堵漏處理。

施工工藝

針對(duì)工程實(shí)際情況擬配備施工經(jīng)驗(yàn)豐富、有實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的技工來(lái)完成施工。施工工藝可分成以下四步完成:

1)清泥:人工采用自治的專用工具,進(jìn)入管將管內(nèi)沉積的污泥清出,由于此管內(nèi)污泥多年沉淀,可能造成淤泥已經(jīng)硬化。所以人員必須使用小型鍬鎬來(lái)挖除淤泥,但將泥運(yùn)出卻十分困難,所以使用曾經(jīng)用過(guò)的自治工具將泥運(yùn)出。

2)基層清理:負(fù)責(zé)徹底清除泥水,清刷基面,剔除松散破壞部位,剔鑿管口,烘干創(chuàng)面,并作出標(biāo)記。

3)基層維修:針對(duì)不同破壞情況,采用不同的方法,分層分部位維修創(chuàng)傷面。

4)養(yǎng)護(hù):養(yǎng)護(hù)新修好的機(jī)面,使其牢固的粘結(jié)管口。

施工工法

1)基礎(chǔ)清理。在清理基本完成的情況下,為使修補(bǔ)后新舊材料結(jié)合牢固,必須將待處理的管線恢復(fù)原貌,整潔如新,這一點(diǎn)是保證維修質(zhì)量的關(guān)鍵。為此必須做以下幾個(gè)方面工作。

a.繼續(xù)把殘余的泥水徹底清理干凈。并用高壓清水沖洗需處理的部位,直至修理的部位呈現(xiàn)出原有混凝土界面為止。

b.鋼釬、電動(dòng)砂輪、電動(dòng)鋼絲刷將松散集料的部位剔除到實(shí)體,并將浮石、油污、塵埃、浮漿、水垢及被污滌侵蝕的部位徹底剔鑿干凈。

c.用烘干設(shè)備將破壞、空洞、裂縫部位徹底烤干,使其面干燥。

d.在滲漏現(xiàn)象發(fā)生段的每個(gè)井段有針對(duì)性地檢查,認(rèn)真檢查井內(nèi)、井筒、管身、接口。仔細(xì)排查,并針對(duì)破壞狀況,部位,對(duì)其環(huán)裂、縱裂、砂眼、基礎(chǔ)缺陷裂縫等不同的現(xiàn)象做出不同的標(biāo)記,并制定不同的處理方案。

2)處理方法。

a.對(duì)于不大于5cm的孔洞,在涂刷界面劑后,采用環(huán)氧樹(shù)脂加膨脹水泥及石英砂調(diào)配后的堵漏劑進(jìn)行填實(shí)。

b.在充分干燥的情況下用美國(guó)產(chǎn)的3168防水聚合物砂系粘接劑對(duì)滲漏井身井筒部位及兩側(cè)數(shù)節(jié)管子進(jìn)行涂刷(包括東西向的管段),一般涂刷三遍。

c.施工中為了防止隧道施工中可能再次出現(xiàn)的微裂,還可根據(jù)實(shí)際情況(在檢查井中)鋪設(shè)硅丙成膜材料,此材料具有一定彈性,可提高抗裂能力,無(wú)毒無(wú)味無(wú)污染等特點(diǎn)。產(chǎn)品尤其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)及管道防水有良好的效果。

d.管子接口處鑿毛后,可在水泥防水砂漿中添加韓國(guó)產(chǎn)的甲基纖維素,對(duì)管口重新捻口抹帶,防止管口漏水。

e.由于現(xiàn)對(duì)實(shí)際裂縫部位范圍不明,施工量待其現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況而定。

3)機(jī)具材料準(zhǔn)備:烘干機(jī)、噴燈、各種材料、電動(dòng)砂輪、鋼絲刷、照明燈等。

4結(jié)語(yǔ)

1)在適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)條件下,采用雙重管注漿代替凍結(jié)法施工,既可以加快施工進(jìn)度,又可以有效節(jié)約工程費(fèi)用;

2)雙重管注漿,應(yīng)針對(duì)不同的地質(zhì)條件和施工階段,選用不同的注漿工藝,方能取得較好的止水加固效果;

3)隨著北京市暗挖工程施工的進(jìn)行,將有越來(lái)越多的暗挖工程處于地下水位以下,本技術(shù)的運(yùn)用為不存在降水條件或不允許降水條件下此類工程的施工提供了新的思路,為同類工程的施工提供了參考。

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