CN110005442A - 下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，包括如下步骤：在预暗挖区间土体开挖之前，在预开挖断面的拱顶及侧壁轮廓线外侧采取超前注浆支护措施；在暗挖区间土体开挖之后，在开挖断面的拱顶及侧壁部位采取初期支护措施。本发明的目的在于：针对现有暗挖法施工工艺存在的，对开挖断面侧壁部位不采取支护措施的问题，提供一种下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺。该施工工艺通过对断面侧壁部位进行支护，能够显著提高开挖断面周围地层的稳定性。

Description

下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺

技术领域

本发明属于城市地下空间施工技术领域。具体地，涉及一种下穿既有建筑的城市地下暗挖区间的围岩加固工艺。

背景技术

由于城市施工环境较为复杂，城市地下空间多采用暗挖法施工。暗挖法即不挖开地面，采用地下挖洞的方式施作地下空间。暗挖法尤其适用于预施作地下空间下穿既有建筑物或构筑物的情形，能够在不拆除既有建筑物或构筑的前提下，施作地下空间工程，具有较高的适应性及经济性。

对于暗挖法施工，通常需要采取支护措施，常见的支护措施包括管棚法、超前注浆法等工艺。现有的支护工艺只重视在开挖断面的顶部或拱部施作支护结构，对于断面侧壁部位的支护往往忽视。然而，城市地下工程的水文地质条件具有较大不确定性，软弱土体及富水地层的情形极易出现。当遇到稳定性差的地层时，侧壁会出现土体松弛、剥离或渗水等状况，进而导致地层整体受力失稳，给施工带来风险或隐患，甚至引发坍塌事故。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有暗挖法施工工艺存在的，对开挖断面侧壁部位不采取支护措施的问题，提供一种下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺。该施工工艺通过对断面侧壁部位进行支护，能够显著提高开挖断面周围地层的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，包括如下步骤：在预暗挖区间土体开挖之前，在预开挖断面的拱顶及侧壁轮廓线外侧采取超前注浆支护措施；在暗挖区间土体开挖之后，在开挖断面的拱顶及侧壁部位采取初期支护措施。本方案在暗挖区间土体开挖之前，实施超前支护，并在土体开挖之后实施初期支护。并且，超前支护及初期支护均覆盖了断面的拱顶及侧壁，即全面封闭了开挖面，对地层扰动降至最低。

作为优选方案，超前注浆支护措施包括超前小导管注浆支护工艺及超前深孔注浆工艺，以加固断面周围土体。

作为优选方案，土体开挖后随即施作初期支护，对掌子面喷射混凝土使断面被全面封闭，以减少断面围岩暴露时间，避免因长时间暴露引起围岩失稳。

作为优选方案，采用台阶法进行开挖；开挖过程中留有核心土，以支承开挖工作面；再次开挖进尺段后，开挖滞后段核心土，并施作滞后段临时仰拱。

作为优选方案，在暗挖区间土体开挖之后，架设钢筋格栅，钢筋格栅外侧安装钢筋网片，再喷射混凝土，以提高初期支护的整体性。

作为优选方案，钢筋格栅拱脚处打设缩脚锚管，并将钢筋格栅与缩脚锚管连接，以防止钢筋格栅下沉。

作为优选方案，向初期支护背后与地层之间的空隙中注浆以填充密实，并对地层进行加固及防水渗漏。

作为优选方案，向初期支护背后与地层之间的空隙中注浆采用的工艺为，在初期支护结构上凿孔，插入注浆导管，注浆导管后端与钢筋格栅焊接，前端插入至空隙底部实施注浆。

作为优选方案，竖井与开挖断面相接处的马头门的围护桩破除之前，先在预开挖断面的拱顶及侧壁轮廓线外侧，围护桩之间的土体部位进行超前注浆支护；待超前注浆支护完毕且土体达到稳固后，再破除马头门处的围护桩。

作为优选方案，破除马头门处的围护桩时，割断围护桩钢筋并做预留段，以使围护桩钢筋与钢筋格栅焊接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，相比于现有技术，本发明的有益效果是：本方案在暗挖区间土体开挖之前，实施超前支护，并在土体开挖之后实施初期支护。并且，超前支护及初期支护均覆盖了断面的拱顶及侧壁，即全面封闭了开挖面，对地层扰动降至最低，能够显著提高开挖断面周围地层的稳定性。

附图说明

图1是初衬进洞处纵断面马头门双排小导管示意图。

图2是破马头门施工部序示意图一。

图3是破马头门施工部序示意图二。

图4是过渡段马头门施工示意图。

图5是掌子面小导管布设加固范围示意图。

图6是超前小导管支护断面示意图。

图7是超前小导管施工工艺流程示意图。

图8是深孔注浆加固范围及钻孔布置断面示意图。

图9是深孔注浆施工工艺流程示意图。

图10是注浆施工工艺流程示意图。

图11是台阶法各导洞开挖施工步序示意图一。

图12是台阶法各导洞开挖施工步序示意图二。

图13是台阶法各导洞开挖施工步序示意图三。

图14是台阶法各导洞开挖施工步序示意图四。

图15是台阶法各导洞开挖施工步序示意图五。

图16是格栅钢架拼装节点示意图。

图17是钢筋网施工工艺示意图。

图18是锚管施工程序示意图。

图19是锁脚锚管安装施工工艺流程示意图。

图20是喷射混凝土施工工艺流程示意图。

图21是初支背后注浆孔位示意图。

图22是初支断面变化处纵剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例公开了一种暗挖施工方案，如下：

5.1施工原则

1、严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的十八字施工原则；

2、加强施工变形监测及量测信息的处理及反馈，实行信息化管理，以施工过程中的监测信息为依据，动态管理施工过程中的支护参数及技术措施，保证施工过程按照设定的程序进行；

3、浅埋暗挖法施工过程中，根据不同的地层、不同的断面、不同的施工部位采取相应的技术措施，确保隧道施工安全，控制地表沉降，最大限度减少对地表建筑物及地下构筑物的影响，做到稳妥可靠，万无一失；

4、隧道结构防水，体现“以防为主、刚柔结合、多道设防、因地制宜、综合治理”的设计原则，重视施工过程中每一个环节，确保防水施工质量；

5、二衬结构施工，保证混凝土质量及衬砌厚度，保证衬砌外观，二衬施工拆除临时支撑时，要有确实可行的措施，保证施工安全。

5.2马头门进洞

马头门位置结构受力复杂，施工方法应稳妥可靠。盾构井主体结构施工完成后方可进行马头门破除施工，马头门位置施工时需要破除既有的围护桩。

根据原有场地规划，暗挖区间马头门处上方不具备地表注浆条件，所以在设计原有超前小导管支护措施外，增加洞门处深孔注浆。

5.2.1超前小导管施工

洞口马头门开挖破桩前，需先对隧道拱部在桩间打设双排超前小导管并注浆，小导管采用Φ32×2.75钢管，长4m，打设角度为15～20°，注浆浆液为水泥-水玻璃浆液，浆液配比1:1，注浆压力为0.5Mpa。初衬进洞处纵断面马头门双排小导管参照图1。

5.2.2进洞前预注浆加固

洞口马头门开挖破桩前，对隧道拱部及边墙桩间土体进行注浆加固，注浆范围为开挖线外 2m，注浆浆液为水泥-水玻璃浆液，浆液配比1:1，注浆压力为1Mpa。注浆工艺同后退式深孔注浆，具体工艺工序详见5.3-2章节。

5.2.3破桩头进洞施工

由于破坏了风井的结构受力，洞口位置受力重新分布，极易导致该处土体及结构失稳，故应严格按照设计及方案的开洞顺序进行施工，具体方法如下：

待暗挖进洞前桩间土注浆加固完毕且土体达到稳固后，随即破除马头门处的围护桩。采取风镐破除上台阶围护桩并用风镐在桩的切口凿出10cm～20cm竖向钢筋头并清渣，然后进行上台阶土体开挖，架立马头门处首榀格栅，与桩体凿开的钢筋头进行焊接并及时喷射混凝土封闭，进洞格栅前三榀密排设置。待上台阶进尺8米后，破除台阶围护桩，进洞格栅前三榀密排设置。

破除围护桩时，割断围护桩钢筋并预留出20cm以便与暗挖隧道格栅连接。格栅定位后用 L型钢筋将围护桩钢筋与正洞格栅钢架纵向连接筋焊接。同时，施工时应注意以下几点：

(1)严格按照设计及方案顺序进行施工。

(2)破桩进洞控制好开挖台阶步距，上下台阶进尺前后错开距离控制在8m。

(3)施工时注意进洞第一榀格栅与桩体钢筋的连接质量。

(4)马头门进洞处，进洞前三榀格栅为密排设置。

(5)马头门进洞期间，严禁在破桩进洞隧道上方地面堆载。

(6)为保证施工安全，桩头破除需由上至下分层进行，每分层高度控制在1.5m。

施工步骤说明具体如下：破马头门施工部序参照图2、图3。

一、上台阶桩体破除

1、施做深孔注浆。

2、破除桩体，清理残渣。

3、开挖进洞，上台阶预留核心土，核心土长度不小于2m，面积为上台阶的1/2。格栅支护前三榀为密排，且与桩体钢筋连接成整体。

二、下台阶桩体破除

1、待上导洞进尺8米后破除下导洞桩体，清理残渣。

2、下导洞开挖进洞支护，格栅支护前三品为密排，第一榀格栅与桩体钢筋连接整体。

5.2.4破桩头进洞过渡段施工

由于受已施工的结构加强环梁影响，马头门开洞最高位置距离初支顶部达到0.49m，进洞开挖不能一步到位，根据现场实际情况，采用进洞格栅逐步外扩的方式过渡至正线断面初支位置。其中过渡长度3.274m，格栅顶部爬坡15.3度，即每榀格栅上挑约6.8cm。马头门进洞共设置8榀格栅过渡。

在初期支护进洞达到标准断面拱部高度之后，再由洞内向外逐榀破除马头门进洞的异型格栅，异形格栅破除后，逐榀打设反向超前小导管，采用标准断面格栅逆向施做马头门初期支护。反向超前小导管施作时，应注意导管与盾构井结构防水层之间的距离，避免导管刺破结构防水层。过渡段马头门施工参照图4。

5.3超前支护

5.3.1超前小导管支护

小导管超前支护参数设计

暗挖区间左线K35+572.808至K35+604.351，长度31.5m，右线K35+572.873至 K35+603.742，长度30.9m，采用DN32×2.75mm超前小导管支护形式。小导管单根长度2m，管壁每隔100～200mm交错钻眼，眼孔直径6～8mm，拱部范围打设。外插角度15～20°，环向间距300mm，纵向每榀格栅钢架打设，小导管每环24根。注浆浆液根据本工程地层情况采用水泥-水玻璃浆液，浆液配合比应由现场试验确定，并根据隧道周围的围岩条件控制好注浆压力(0.3～0.5MPa)。为防止浆液外漏，必要时可在孔口处设置止浆塞，注浆导管与钢格栅焊接连接牢固。下穿养老院之前应进行深孔注浆试验段施工，超前导管注浆范围与深孔注浆范围重合的，则采用深孔注浆浆液，不再打设小导管。掌子面小导管布设加固范围参照图5。超前小导管支护断面参照图6。

超前小导管注浆施工内容主要包括准备工作、钻孔、安设小导管、注浆、效果检验等工序。超前小导管施工工艺流程参照图7。

1、小导管加工与安装

小导管选用DN32×2.75mm钢管，L＝2m，管壁每隔100～200mm交错打眼，眼孔直径6～8mm。施工时选用风镐按照角度直接顶入土体。

2、小导管注浆关键技术措施

(1)遇粉细砂层，注浆浆液采用改性水玻璃；遇粗砂、粉土、粘质粉土等采用单液水泥浆或水泥-水玻璃双液浆，并须由现场对各土层进行注浆试验确定，严格控制配合比与凝胶时间，初选配合比后，用凝胶时间控制调节配合比，并测定注浆固结体的强度，选定最佳配合比；

(2)注浆过程中，严格控制注浆压力，注浆终压必须达到设计要求，并稳压1～2min，保证浆液的渗透范围。注浆压力不得超过设定的最大压力，防止出现结构变形、串浆、危及地下构筑物、地面建筑物的异常现象。当出现异常现象时，采取下列控制措施：

①、降低注浆压力或采用间歇注浆；

②、改变注浆材料或缩短浆液凝胶时间，调整注浆实施方案；

③、为防止孔口漏浆，在花管尾端用水泥水玻璃胶体封堵钻孔与小导管的空隙；

④、注浆管与小导管采用活接头联结，保证快速装拆；

⑤、注浆的次序由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆；

⑥、拆下活接头后，用干硬性水泥封堵管口，防止浆液外流；

⑦、注浆达到需要强度后方可进行开挖作业。

5.3.2超前深孔注浆

1、深孔注浆范围及参数设计

隧道下穿养老院采用深孔注浆超前加固结构周边土体，纵向加固范围为里程右K35+603.743～右K35+691.012和左K35+604.351～左K35+691.472，横断面为初支轮廓线外2m 及掌子面。注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆，注浆压力控制在1.0MPa。在注浆前左线、右线各进行两段试验段注浆，每段注浆长度为10m，搭接长度(预留止浆墙)2.0m，根据试验段的注浆效果，征求设计单位意见适当调整注浆参数。如拱顶为粉细砂、粉土等不良地质且注浆效果不好的情况下，应征求设计单位意见后在原有深孔注浆基础上增加超前小导管加强措施，设计参数参照5.3.1章节。

超前深孔注浆采用二重管钻机钻进成孔，后退式深孔注浆。注浆材料采用水泥-水玻璃或改性水玻璃浆液(根据不同地层确定浆液类型)，注浆孔采取单排环形布置，由工作面向开挖方向呈辐射状进行多角度注浆，注浆孔环向布孔、水平布孔间距0.6m，扩散半径暂按0.6m考虑。深孔注浆加固范围及钻孔布置断面参照图8。

2、施工准备

(1)技术及现场准备

①钻机就位之前，先进行测量放线工作，测量出每个孔的具体位置，并用红油漆标出。

②对注浆全体人员进行技术交底及安全技术交底，注浆人员施工前必须进行专门注浆培训，并考试合格后方可作业。人员更换后要对更换人员进行培训。

③做好各种统计工作的准备，编制钻孔记录表、注浆记录表并落实到人进行相关统计工作，为后续施工提供参考。

(2)注浆准备

根据现场钻孔及注浆施工的要求，具体需要的机械设备如表5.3-2，注浆作业前先对机械设备进行调试，存在问题及时进行检修后方可作业。

表5.3-7注浆机械设备表

序号	名称	型号	数量	备注
					1	二重管钻机	ZLJ-1200	2/工作面	根据情况可增加
2	双液注浆泵	SYB-60/5	2/工作面	根据情况可增加
					3	搅浆桶		2/工作面
4	止浆阀阀		若干

(3)材料准备

注浆前应准备好足够数量的水泥、水玻璃、硫酸，水泥采用P.O.42.5，材料进场后先行报验，合格方可使用。水玻璃根据施工进度掌握材料数量并提前安排材料的进场时间，避免由于材料不足引起施工中断。硫酸需专人负责保存，并实行领料签字手续。

3、施工工艺

(1)深孔注浆施工工艺流程参照图9。

(2)深孔注浆参数

①浆液类型：根据地层选用水泥-水玻璃双浆液或改性水玻璃浆液。注浆时，可根据现场实际情况适当调整配合比，并适当加入特种材料以增加可灌性。

②浆液扩散半径：R＝600mm，注浆孔环向间距：约600mm，在洞内对于注浆范围不易控制的地方可以适当加密钻孔注浆，保证注浆效果。

③注浆压力：对深孔注浆的初压为0.3～0.5MPa，终压为1.0MPa。

④注浆孔布置由工作面向开挖方向呈辐射状，钻孔布置成圆，现场可适当调整，以保证注浆充分，不留死角为原则。

⑤注浆量

各注浆孔单孔理论注浆量参考公式Q＝π×R2×L×n×α×β

式中：Q—注浆量(m3)；

R—浆液扩散半径(m)；

L—分段长度(m)；

n—地层孔隙率(根据所处地层为砂卵石取定为0.4)；

α—注浆孔隙充填率，一般为0.8～0.9(取定为0.8)；

β—浆液消耗系数，一般为1.1～1.2(取定为1.15)。

根据上式，单孔每延米注浆量Q＝3.14*0.6*0.6*0.4*0.8*1.15＝0.416m3＝416L

(3)钻孔

注浆管采用二重管钻杆，每根钻杆长2.0m，钻杆要旋紧保证密闭不漏浆液。

①定孔位：根据设计图纸要求，提前标注好孔位，对准孔位，不同入射角度钻进，要求孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1°。

②钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。对准孔位后，钻机不得移位，也不得随意起降。

③钻进成孔：第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置应小于30cm。钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工。

④回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于15～20cm，匀速回抽，注意注浆参数变化。

⑤浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。

本次注浆孔位设计采取多角度注浆，孔深、角度均不同，为了保证不串浆，应该进行跳孔施工，具体可根据实际情况调整。整体的注浆顺序是由边墙部位向拱部，左右对称交替进行注浆。

(4)注浆

钻孔完成后，采用双液注浆泵后退式注浆，边注浆边倒退钻杆，完成注浆。注浆速度在砂卵石地层可取40～60L/min。严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量。注浆施工工艺流程参照图10。

①注浆孔开孔直径不小于73mm，严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。土、砂层容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。

②注浆完成后，应由技术员、试验员组织监理对注浆效果进行检验、验收并及时形成注浆记录。

③每道工序均要安排专人，并做好施工记录；每隔5分钟记录一次注浆压力、流量值及串、漏浆情况。注浆全程应有施工员现场指导检查及监理旁站。

④严格执行质量验收标准，保证工程质量合格。本工程二重管无收缩双液注浆质量标准如下表所示。

⑤如暗挖施工穿越建筑物过程中注浆效果不好，应增加超前支护小导管措施，确保施工安全。

表5.3-10后退式注浆工法质量标准表

(5)注浆结束标准

①单孔：

a、注浆孔达到设计孔深，珠江过程中压力逐渐上升，流量逐渐减少，当压力达到注浆络压，可结束单孔注浆；

b、注浆孔达到设计孔深，注浆压力未能达到设计终压，注浆量已达到设计注浆量的2倍，可结束单孔注浆。

②全段注浆结束标准

90％注浆孔达到单孔注浆结束标准无漏注现象，注浆效果满足设计要求，可完成单循环注浆。

(6)常见问题及处理措施

冒浆：注浆过程中要认真观察周边环境变化情况，由于浆液的进入，引起地层变化，封闭强度较低的地方，首先可能会冒出浆液，这就需要在冒浆处加以堵塞，必要时采取间歇注浆方式，以保证浆液有效的注入地层。

注浆压力变化：注浆过程中，压力要在控制范围之中，过大或过小的注浆压力都不能满足施工需要，如果压力过低应该检查是否有漏浆之处，压力过高应检查是否管路或混合器被堵塞。施工时需要观察好注浆终压不能高于规定的注浆压力值。

凝胶时间变化：凝胶时间需要根据被加固土体的性质来调整。凝胶时间由双液浆的混合比例来控制，水泥浆比例高，凝胶时间短。需在现场根据地质情况调控，才能满足施工要求。

注浆量调整：地层的注浆量是否合适是地层加固的效果的体现，采用隔孔注入方式，这样既避免注浆孔互相影响，又使后注孔起到补充先注孔的作用，保证土体浆液扩散均匀。

注浆泵异常：在注浆过程中，由于凝胶时间短，管路在两种浆液混合过程中，不可避免的发生凝固和堵塞现象，此时注浆泵会由于管路故障而提高压力，机器发出异常的声音，压力表指示压力上升，如果不及时处理会产生高压伤人危险事故。此时必须停泵卸下注浆高压软管，冲洗清理管路，或者清理混合器，检查出故障部位，并予以处理，冲洗干净，然后再继续工作。

(7)施工注意事项

①为防止串浆情况发生，应跳孔注浆或者加大跳孔距离等措施。

②注浆施工前应进行2孔注浆试验，检查并调整注浆参数，及时调整注浆浆液的配合比及压力，以保证达到良好的注浆效果。

5.4开挖及支护施工

5.4.1隧道开挖

暗挖区间采用台阶法+临时仰拱施工，先开挖右线，然后开挖左线，开挖过程中均保持左、右线前后距离错开15m，上下台阶距离错开8m，开挖完成后及时进行二衬施工。施工过程中，严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针，各监测项目应按“分区、分级、分阶段”的原则制定监控量测控制标准，并按黄色、橙色和红色三级预警进行反馈和控制。根据监测结果及时调整施工参数。施工步序为：在深孔注浆超前预注浆加固地层后，分两导洞开挖，一次开挖进尺为1榀格栅钢架间距，开挖完成及时进行初期支护，使初期支护及时封闭成环，并及时进行初期支护背后注浆。台阶法各导洞开挖施工步序参照图 11、图12、图13、图14、图15。

第一步：施作超前支护加固地层。开挖上断面土体(留核心土)，施作上半断面初期支护。开挖进尺0.5米。核心土长度3m，根据土层稳定情况采用1:(0.7～1.0)放坡，上台阶拱脚部位打设锁脚锚管。

第二步：核心土开挖，施作临时仰拱，开挖进尺0.5米。

第三步：滞后上断面导洞8m以上，开挖下断面土体，并施作处下半断面初期支护，下台阶掌子面根据土层稳定情况采用1:(0.7～1.0)放坡。

第四步：敷设底板防水层及混凝土保护层，施工仰拱。待仰拱混凝土达到设计强度75％以后拆除临时仰拱。拆除临时仰拱时应加强监测，必要时须在下部二衬间加设临时横撑。

第五步：施工顶部防水层及顶部二衬结构。待二衬成环混凝土强度达到设计强度75％以后进行后进行初、二衬之间回填注浆。

开挖可根据地质条件和环境保护要求选用开挖方法，隧道开挖以人工开挖为主、辅助风镐松动土体。开挖后即组织装碴运输，运至工作井后，垂直提升至地面。

5.4.2钢格栅、钢筋网加工与安装

5.4.2.1钢格栅加工与安装

1、钢格栅加工

钢格栅加工采取外委按1∶1比例放样加工。加工工作台为δ＝20mm的钢板制成，其上根据不同断面的钢架主筋轮廓放样成钢筋弯曲模型。钢架的焊接在胎模内焊接，控制变形。要求做到尺寸准确，弧形圆顺，焊接(或搭接)长度要满足规范要求；焊接成型时，应沿刚架两侧对称进行，接头处要求相邻两节轴线一致，连接孔位置要准，以保证连接准确。

每榀格栅加工完后须进行自检，钢筋焊接焊缝高度不得小于设计要求，不得出现虚焊、漏焊、开焊现象，焊渣必须清除干净。检查其钢筋型号、尺寸、焊接质量是否满足设计及施工规范要求，特别注意接头处角钢连接是否紧密，合格后方可进行批量加工。

拱架加工后应组织试拼，，拱架弧长允许偏差为0～+20mm，组拼后格栅主筋应在同一平面上，断面尺寸允许偏差为±20mm，扭曲度20mm。合格后钢格栅各单元明确标准类型和单元号，并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内。格栅钢架拼装节点参照图16。

2、钢格栅安装

土方开挖完成之后，检查开挖断面，不得存在欠挖，超挖不得超过10cm，开挖断面验收合格之后，开始架设钢筋格栅。格栅安装的步骤为：处理超欠挖→外侧钢筋网片安装→安装格栅钢架→根据控制线调整钢架位置→焊接纵向连接筋及内侧钢筋网→垫实拱脚、打设锁脚锚管。施工方法分别如下：

(1)定位测量：土方开挖完毕，即进行格栅钢架的安装，格栅钢架定位采用中线高程法，根据激光指向仪定出隧道的中线，依据中线对称量取格栅钢架端头的支距，使其符合设计数值，同时采用水准仪测量格栅钢架的拱顶、拱脚等控制点的高程，调整格栅钢架使其符合设计要求。

格栅钢架安装必须保证格栅平面与隧道中心线垂直，格栅的竖向垂直度采用垂球测量，纵向测量采用等距法。在隧道初衬左右墙壁每10m作一处里程标记，架立格栅钢架时，从左右墙壁里程标量取相同的距离。

(2)安设前的准备工作：运至现场的单元钢架应分单元堆码，安设前应进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵空部分，保证钢架安设。安设拱脚或墙脚前，先清除垫板下的松碴，使其置于坚实基础上，在软弱地段，可采用拱脚垫钢板的方法。避免拱脚下沉，拱墙脚应保持水平。

(3)钢架安设：钢架应按设计位置安设，调整好格栅钢架位置后，在两榀之间设C22纵向连接钢筋，形成纵向连接系，使其成为一体，以改善受力状态。相邻两段格栅之间采用螺栓固定。

钢格栅架立过程中需注意的事项如下：

①格栅钢架施工过程中必须严格控制初支净空。

②格栅钢架架立必须保证同榀格栅钢架各节点标高一致，测量班严格按照每3m一次准确里程放样进行施工测量控制。

③钢格栅在安装过程中，如出现格栅节点不密贴、螺栓上不齐、拧不紧等情况，应采取以下措施：节点板不密贴时，应塞钢筋或钢楔子并与节点板焊牢；螺栓上不齐时，将两节格栅主筋之间帮焊连接，帮焊钢筋直径与格栅主筋直径相同，单面搭接焊不小于10d；螺栓拧不紧时，节点板势必不密贴，应塞钢筋或钢楔子并与节点板焊接牢固。

格栅钢架架立后及时进行喷射混凝土施工，先将钢格栅与围岩之间空隙喷满，然后将钢格栅全部覆盖，使钢格栅与混凝土连成整体共同受力。

5.4.2.2钢筋网加工与安装

按设计要求的钢筋网材质和尺寸在洞外工厂化制作，加工成片，钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。网片加工完成后运输至洞内施工现场，按图纸所示部位安装钢筋网，钢筋网应与隧道断面形状相适应，钢筋网片互相搭接牢固，且钢筋网应与钢格栅和纵向连接筋牢固连接。钢筋网施工工艺参照图17。

5.4.3锁脚锚管施工

隧道施工过程中，在上台阶格栅钢架架立后，为控制格栅的下沉，需在格栅两侧的落脚处各打设1组锁脚锚管。锁脚锚管采用DN32×2.75小导管，加工参数同超前支护；单根长度 3.0m，每处2根，纵向每榀打设，水平倾角45°；注浆浆液采用1:1水泥浆，注浆压力0.3～ 0.5MPa为加固拱脚地层和支撑格栅防止下沉，锁脚锚管的打设角度宜为30°～45°。锁脚锚管施工步骤如下：

(1)用锚管钻机钻孔；

(2)将安装好锚头的锚管插入锚孔；

(3)用注浆接头将锚管体与注浆泵相连；

(4)开动注浆泵，使水泥浆充盈锚孔。

锚管施工程序参照图18。锁脚锚管安装施工工艺流程参照图19。

5.4.4初期支护喷射混凝土

5.4.4.1喷射混凝土的拌制

喷射混凝土采用预拌砂浆，厂区设置专用罐体存放，随用随取。喷射砼配比及骨料级配必须合理，符合规范要求；

5.4.4.2喷射混凝土施工

喷射混凝土作业时，分初喷和复喷二次进行。初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行，以尽早封闭开挖面，防止表层风化剥落。复喷混凝土在钢筋网、钢格栅安装和锁脚锚管施作后进行，尽快闭合支护使之整体受力，以抑制围岩变位。喷射混凝土施工工艺流程参照图20。

喷射混凝土作业分段分片进行。喷射作业自下而上，先喷格栅钢架与拱壁间隙部分，后喷两钢架之间部分；

喷射混凝土分层进行，一次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定，拱部宜为5cm～6cm，边墙为7cm～10cm，后喷一层应在先喷一层凝固后进行，若终凝后或间隔一小时后喷射；

喷射时自下而上，即先墙脚后墙顶，先拱脚后拱顶，避免死角，料束呈螺旋旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形喷射，每次蛇形喷射长度为50cm。

喷射混凝土终凝2小时后开始洒水养护，洒水次数应以能保证混凝土具有足够的湿润状态为度，养护时间不得少于14天；

喷射混凝土表面应密实、平整、无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象，平整度允许偏差为±15mm；

5.4.4.3保证喷射混凝土密实的技术措施

(1)严格控制混凝土施工配合比，配合比经试验确定，混凝土各项指标都必须满足设计及规范要求，混凝土拌合用料称量精度必须符合规范要求；

(2)严格控制原材料的质量，原材料的各项指标都必须满足要求；

(3)喷射混凝土施工中确定合理的风压，保证喷料均匀、连续。同时加强对设备的保养，保证其工作性能；

(4)喷射作业由有经验、技术熟练的喷射手操作，保证喷射混凝土各层之间衔接紧密；

(5)喷射混凝土前先按设计要求完成超前小导管、钢筋网、格栅钢架的安装工作；

(6)喷射混凝土由专人喷水养护，以减少因水化热引起的开裂，发现裂纹用红油漆作标记，进行观察和监测，确定其是否继续发展，若在继续发展，找出原因并作处理；

(7)坚决实行“四不”制度：即喷射混凝土工序不完，掌子面不前进，喷射混凝土厚度不够不前进，混凝土喷射后发现问题未解决不前进，监测结构表明不安全不前进。以上制度由现场领工员负责执行，责任到人，并在工程施工日志中做好记录以备检查，项目监理负责监督。

5.4.5初支背后回填注浆

初衬背后回填注浆有三个目的：其一是因喷射混凝土施工工艺限制，初衬背后存在空隙在所难免，对初衬背后空隙进行充填，其二是隧道开挖过程难免会对周边土体造成扰动，加固因施工被扰动的土体；其三是起到一定的防水作用。因此为减小地层和地表沉降，必须对初衬背后进行注浆充填。

参数设计：

滞后工作面3～5m，在初衬的拱部和侧墙埋设DN32X2.75注浆管，及时对初衬背后进行注浆填充，注浆管环向间距起拱线以上为2m，边墙为3m，纵向距离3m，梅花形布置，导管单根长度0.5m，注浆材料采用1：1水泥浆，压力控制在0.1～0.3MPa。初支背后注浆孔位参照图 21。

2、注浆管埋设

(1)回填注浆管采用DN32×2.75，单根长1.0m，注浆前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲，损伤上方既有管线，注浆管中间部位钻Ф8-10mm溢浆孔，呈梅花形布置(防止注浆出现死角)，间距20cm，尾部0.4m范围内不钻孔防止漏浆。

(2)喷射砼前，按设计要求预埋回填注浆管，注浆管高出初衬内表面100mm，以便接管，并用棉纱塞孔。

(3)注浆孔纵向每6榀格栅(格栅间距0.5m)于格栅位置处布设一环，相邻两环注浆孔交错布置，其中拱顶位置确保有一个注浆孔，采用手持风钻将注浆管直接打入。

3、注浆施工

为确保初支背后回填密实，注浆分两次进行，第一次距开挖面3～5m，为低压注浆，注浆压力以控制浆液从开挖面溢出结束；第二次距开挖面8～10m，待初支砼强度达到设计强度的75％后进行，为饱压注浆，注浆压力控制在0.5MPa，当注浆压力逐渐上升，流量逐渐减少，注浆压力达到设计终压后，稳定3min或相邻孔出现串浆，即可结束单孔注浆；并根据监测情况可多次补充注浆。浆液采用PO42.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比一般为(0.5～0.8):1，具体配比根据现场试验确定。

注浆结束条件

(1)单孔

①注浆孔达到设计孔深，注浆过程中压力逐渐上升，流量逐渐减少，当压力达到注浆络压，可结束单孔注浆；

②注浆孔达到设计孔深，注浆压力未能达到设计终压，注浆量已达到设计注浆量的2倍，可结束单孔注浆；

(2)本段注浆

90％径向注浆孔达到注浆结束标准，且无漏注现象、堵水率或控制围岩变形达到设计要求，一段径向注浆完成。

5.4.6扩大段过渡开挖

暗挖区间设置两种断面形式，分别为6.48×6.81m、7.08×7.27m。两种断面开挖方式相同，两种断面之间设置1m初支过渡段，过渡段初支格栅间距50cm，每榀扩挖129mm，2榀格栅共扩挖258mm完成过渡段施工。初支断面变化处纵剖面参照图22。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于，包括如下步骤：在预暗挖区间土体开挖之前，在预开挖断面的拱顶及侧壁轮廓线外侧采取超前注浆支护措施；在暗挖区间土体开挖之后，在开挖断面的拱顶及侧壁部位采取初期支护措施。

2.根据权利要求1所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：超前注浆支护措施包括超前小导管注浆支护工艺及超前深孔注浆工艺，以加固断面周围土体。

3.根据权利要求2所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：土体开挖后随即施作初期支护，对掌子面喷射混凝土使断面被全面封闭，以减少断面围岩暴露时间，避免因长时间暴露引起围岩失稳。

4.根据权利要求3所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：采用台阶法进行开挖；开挖过程中留有核心土，以支承开挖工作面；再次开挖进尺段后，开挖滞后段核心土，并施作滞后段临时仰拱。

5.根据权利要求4所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：在暗挖区间土体开挖之后，架设钢筋格栅，钢筋格栅外侧安装钢筋网片，再喷射混凝土，以提高初期支护的整体性。

6.根据权利要求5所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：钢筋格栅拱脚处打设缩脚锚管，并将钢筋格栅与缩脚锚管连接，以防止钢筋格栅下沉。

7.根据权利要求6所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：向初期支护背后与地层之间的空隙中注浆以填充密实，并对地层进行加固及防水渗漏。

8.根据权利要求7所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：向初期支护背后与地层之间的空隙中注浆采用的工艺为，在初期支护结构上凿孔，插入注浆导管，注浆导管后端与钢筋格栅焊接，前端插入至空隙底部实施注浆。

9.根据权利要求8所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：竖井与开挖断面相接处的马头门的围护桩破除之前，先在预开挖断面的拱顶及侧壁轮廓线外侧，围护桩之间的土体部位进行超前注浆支护；待超前注浆支护完毕且土体达到稳固后，再破除马头门处的围护桩。

10.根据权利要求9所述的下穿既有建筑城市地下暗挖区间围岩加固工艺，其特征在于：破除马头门处的围护桩时，割断围护桩钢筋并做预留段，以使围护桩钢筋与钢筋格栅焊接。