CN113605933A - 一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，涉及隧道施工技术领域，包括：基于既有车站和暗挖通道所在位置，确定待加固位置及施工影响范围并在影响范围内布置监测设备；依据待注浆加固位置需求，划分注浆区域，结合监测结果，获取不同注浆区域的注浆方案；根据注浆方案依次对通道主体外扩区域、通道主体区域、中隔柱区域进行注浆，并对注浆过程进行实时监测。建立既有车站与暗挖通道的位置关系，布置检测设备并结合注浆加固位置需求进行全施工过程中的监测，据此实现对注浆过程的有效控制，结合加固顺序实现地铁车站下的特殊地层中的通道加固，保证注浆效果。
Description
技术领域
本公开涉及隧道施工技术领域，特别涉及一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法。
背景技术
在轨道施工时，会出现地铁线路下穿既有建筑的情况，若是普通管线阻碍可采取迁移的形式以降低施工风险及施工成本。但是，建设过程中经常会遇到不宜拆除建(构)筑物或者是下穿既有建筑的情况，其中，近距离下穿运营地铁通道尤其是在既有地铁车站下方，开挖出两条或多条通道的情况难以进行施工。
由于地铁车站区域相较于其他通道区域占地面积和空间更大，施工过程中不仅要考虑对地铁车站底板的影响，还要考虑地铁车站内既有支护结构的保护。建设场区为软流塑淤泥质粉质粘土地层，不仅常规施工方法(CD、CRD)难以施工，且不能有效保证上覆既有建(构)筑物的安全。
通过固化当前地层再采取开挖的方式，会有效保证上覆既有建(构)筑物的安全性，但是，对于下穿通道地质特性为软流塑淤泥质粉质粘土，注浆施工则需要考虑到注浆的精确性：过多的注浆量会导致较高的注浆压力，有可能会顶起上覆既有车站，或者是浆液向非注浆加固区域扩散，无端消耗浆液材料；较少的注浆量则难以保证注浆效果。目前的注浆加固方案难以适用于软流塑淤泥质粉质粘土地层下的通道加固。
发明内容
本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，建立既有车站与暗挖通道的位置关系，布置检测设备并结合注浆加固位置需求进行全施工过程中的监测，结合加固顺序实现地铁车站下的特殊地层中的通道加固。
为了实现上述目的，采用以下技术方案：
一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，包括以下步骤：
基于既有车站和暗挖通道所在位置，确定待加固位置及施工影响范围并在影响范围内布置监测设备；
依据待注浆加固位置需求，划分注浆区域，结合相关城市轨道交通工程监测技术规范，明确监测频率、监测项目控制值和预警值，初步确定不同注浆区域的注浆方案；
根据注浆方案依次对暗挖通道主体外扩区域、暗挖通道主体区域、中隔柱区域进行注浆，并结合监测设备及注浆过程中的注浆量、注浆压力等施工现场信息对注浆过程进行实时监测。
进一步地，针对待加固暗挖通道掌子面及周边土层，按照不同部位所需强度及抗渗等级要求，对全部注浆区域进行划分，内圈注浆区域加固土层，外圈注浆区域辅助加固和隔水。
进一步地，将待注浆位置划分为三个区域，第一区域为相邻两个暗挖通道之间的中隔柱，第二区域为暗挖通道主体，第三区域为暗挖通道主体外扩。
进一步地，在进行注浆时，先对注浆加固区域的外圈注浆，形成封闭空间，后对封闭空间圈内注浆。进一步地，外圈注浆时主要采用混合浆液进行土层加固，圈内部分注浆时主要采用单浆液进行泥浆置换加固。
进一步地，依据注浆加固过程中的监测数据信息反馈，当既有车站底板监测显示下沉时，采用混合浆液进行填充加固注浆，用以充填地层，避免车站底板下沉量过大；既有车站底板监测数据显示有抬升趋势时，停止注浆，增加泄压孔数量，并确保泄压孔泄压作用，降低抬升趋势。
进一步地，根据地质勘察确定既有车站与暗挖通道位置关系，基于土层取样的性能测试，分析地层稳定性及可注性，确定下穿暗挖通道与既有车站的红线距离。
进一步地，监测注浆过程中对既有车站的影响，监测上覆既有车站站厅的竖向位移、水平位移，监测上覆既有车站轨行区的洞室收敛、车站底板竖向位移，监测上覆既有车站地连墙墙顶水平位移、竖向位移，监测地表竖向位移。
进一步地，注浆加固后，依据施工方案、监测数据、注浆量、注浆压力及置换出泥水量，结合地球物理探测、参数分析、检查孔、开挖取样，对注浆加固效果进行检查。
进一步地，将注浆效果检查结果与相关施工标准对照，若是不达标，变更注浆施工参数进行补充注浆。
与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：
(1)建立既有车站与暗挖通道的位置关系，布置检测设备并结合注浆加固位置需求进行全施工过程中的监测，据此实现对注浆过程的有效控制，结合加固顺序实现地铁车站下的特殊地层中的通道加固，保证注浆效果。
(2)从外到内逐渐加固，在对外圈加固时，浆液能够向圈内和圈外同时扩散，分散朝向车站方向扩散的浆液，从而减少对车站的抬升；向圈内扩散的浆液能够与后续内圈的加固相结合，共同实现内圈区域的加固，充分利用浆液并控制浆液扩散在所需范围内。
(3)针对近距离下穿注浆加固工程，采取的分区域注浆手段，可有效对工程不同位置的加固需求采取不同的注浆量和注浆压力及注浆工艺，施工顺序从最外圈的止水到内圈的底层加固，层次分明，适应上覆车站区域的注浆加固需求。
(4)采取的监控量测手段可实时为注浆过程提供信息，根据不同加固区域设置不同的监控预警值，根据实时监测数据，及时调整注浆量、注浆压力等注浆施工参，保证不同区域的注浆效果均能够达到设计要求。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1、2中注浆加固步骤流程示意图；
图2为本公开实施例1、2中注浆加固监测点分布位置示意图；
图3为本公开实施例1、2中既有车站与下穿通道的位置关系示意图。
图中，1.地表监测点，2.地表，3.轨行区侧墙监测点，4.轨行区底板监测点，5.地铁车站站台，6.下穿通道，7.软流塑淤泥质粉质粘土地层，8.下穿通道，9.中隔柱，10.地连墙。
具体实施方式
实施例1
本公开的一个典型实施例中，如图1-图3所示，给出一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法。
主要包括以下步骤：
根据地质勘察确定既有车站与暗挖通道位置关系，基于土层取样的性能测试，分析地层稳定性及可注性，确定下穿暗挖通道与既有车站的红线距离；
基于既有车站和暗挖通道所在位置，确定施工影响范围并在影响范围内布置监测设备；
依据待注浆加固位置需求，划分注浆区域，结合监测项目，得到所有注浆区域的注浆方案；
将带注浆位置划分为三个区域，第一区域为相邻两个暗挖通道之间的中隔柱，第二区域为暗挖通道主体，第三区域为暗挖通道主体外扩；
根据注浆方案依次对通道主体外扩区域、通道主体区域、中隔柱区域进行注浆，并对注浆过程进行实时监测；
监测注浆过程中对既有车站的影响，监测上覆既有车站站厅的竖向位移、水平位移，监测上覆既有车站轨行区的洞室收敛、车站底板竖向位移，监测上覆既有车站地连墙墙顶水平位移、竖向位移，监测地表竖向位移；将注浆监测数据变化情况与注浆量、注浆压力做对比，并与监测标准的预警值做对比，及时作出注浆参数调整。
注浆加固后，依据施工方案、监测数据、注浆量及置换出泥水量，结合地球物理探测、参数分析、检查孔、开挖取样，对注浆加固效果进行检查；
将注浆效果检查结果与相关施工标准对照，若是不达标，变更注浆施工参数进行补充注浆。
具体的，结合图1-图3，对近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法进行详细描述，包括如下步骤：
(1)分析地勘报告，查明既有地铁车站与下穿通道结构体相互位置，明确下穿通道尺寸及位置，注明下穿通道与上覆既有建筑物之间的红线距离；
(2)设置监测程序，依据施工影响范围，划分影响范围及工程监测等级，在既有地铁车站及周边环境影响范围内安设实时监测设备，制定合理的监测频率和监测项目；
(3)注浆区域划分，根据地层物理力学特性，结合注浆堵水加固方式及要求，针对待加固暗挖通道掌子面及周边地层，按照不同部位所需强度及抗渗等级的要求，对全部注浆区域划分；
(4)设置施工参数，根据注浆区域、地层稳定性及可注性、监测数据信息设置近距离下穿既有车站施工阶段的浆液类型、注浆压力、注浆量、注浆工艺、开孔及终孔位置；
(5)注浆效果检查，根据施工方案、监测数据、注浆量及置换出泥水量，具体效果检查方法有地球物理探测、参数分析、检查孔、开挖取样；
(6)补充注浆，将注浆效果检查结果与相关施工标准对照，若是不达标，变更注浆施工参数进行补充注浆。
其中，地层参数获取，根据现场合理位置进行原状取样，通过室内土工试验结果分析地层稳定性及可注性，为后续注浆施工方案设计提供参考。
根据监测项目要求，适时埋设监测的仪器，包括上覆既有车站站厅的竖向位移、水平位移，上覆轨行区的洞室收敛、车站底板竖向位移，地连墙墙顶水平位移、竖向位移，地表竖向位移。
注浆加固之前进行注浆区域划分，第一区域为两个暗挖通道之间的中隔柱，第二区域为两个暗挖通道主体，第三个区域为两个暗挖通道主体外扩，外扩尺寸为1-2倍暗挖通道洞径。
针对近距离下穿注浆加固工程，采取的分区域注浆手段，可有效对工程不同位置的加固需求采取不同的注浆量和注浆压力及注浆工艺，施工顺序从最外圈的止水到内圈的底层加固，层次分明。
根据注浆所需效果进行选择不同的浆液类型，水泥单液浆用于地层泥水置换，水泥-水玻璃浆液用于地层加固；注浆压力，根据经验取为0.8MPa-1.2MPa；注浆量，软流塑淤泥质粉质粘土地层主要采取置换注浆工艺为主，注浆总量不低于置换出来的泥水的1.1倍。
为及时反馈注浆对上覆建筑的影响，上覆轨行区的洞室收敛、车站底板竖向位移采用全自动全站仪监测。
采取的监控量测手段可实时为注浆过程提供信息，根据不同加固区域设置不同的监控预警值，根据实时监测数据，及时调整注浆量、注浆压力等注浆施工参数；保证不同区域的注浆效果达到设计要求。
实施例2
本公开的另一典型实施例中，结合图1-图3，提供一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法。
城市轨道交通建设过程中存在对上覆既有车站下穿通道8的建设，待建通道近距离下穿地铁车站，且地层为软流塑淤泥质粉质粘土地层7时，采取精细化注浆加固方法可有效解决此类问题。
以实际的施工工程为例，对本实施例中的注浆加固方法进行介绍：
一.工程概况
1.场区概览
地铁6号线市政府站与2号线既有同名车站互为换乘车站。实施的6号线车站暗挖段位于昆仑大道与汉风路交叉路口西北，紧贴2号线已建成车站底板，为南北走向。6号线北端盾构井结合2号线同步实施，以此为工作面破除6号线下穿段的围护结构，并完成2号线主体下方暗挖段施工。盾构井北端接6号线盾构区间，南端接近期实施下穿2号线车站的矿山法区间。盾构井主体围护结构为800mm地连墙，底板埋深26.12m，标准段长度32.5m，插入不透水层隔断承压水。根据地下管线分布图，暗挖段范围内并无管线需要迁改与保护。
2.工程地质及水文地质
根据本工程勘察揭露地层情况，场地地貌类型为废黄河高漫滩，浅部15m～30m以浅黄河及古河道冲积的粉土、粉质粘土等堆积而成，其下为河流冲洪积老粘土，下伏基岩为白垩系上统王氏组粉砂岩、砾岩。
本场地范围内地下水浅部第四系粉土层中的孔隙潜水-弱承压水及基岩裂隙水，场区内潜水水位埋深约2.50～4.20m，水位标高约35.36～38.18m，水位变化幅度1.00～3.00m。
3.工程重难点
(1)地层自承能力差。暗挖通道区段全断面穿越砂质粉土层，围岩质软松散，围岩自承能力很差。同时，由于断面同时存在中隔支撑区域与开挖卸载区域，极易及不均匀沉降。
(2)隧道渗漏水威胁。暗挖通道穿越的砂质粉土及其下方含粘土粗砾砂层均存在一定的透水能力及弱承压性，应特别关注隧道底板区域的防水性能，且加固处理时需打通地下连续墙体破坏原有隔水结构，容易引发钻孔管路涌水。
(3)地层可注性差。砂质粉土、含黏性土粗砾砂层可注性差。浆液难以在地层中均匀渗透以形成均匀注浆加固体，注浆起压过程相对明显，注浆扩散范围及注浆量难以精细把控。
(4)对既有建筑物影响显著。注浆加固区上部紧邻既有车站底板结构，注浆加固过程若处理不当，极易引发既有结构底板的隆起变形。
二.施工方案
如图1-3所示，一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，包括以下步骤：
1.分析地勘报告。查明既有建筑物与隧道结构体位置关系，明确下穿通道6三维尺寸及位置。
根据既有建筑物位置，合理布设取样位置进行原状取样。再通过室内土工性能试验对其进行物理与力学性质测试，通过室内土工试验结果分析地层稳定性及可注性，为后续注浆方案设计提供参考；结合地勘报告，注明下穿通道与上覆既有建筑物之间的红线距离，注明加固地层的竖向地质分布情况。
2.设置监测程序，计算施工影响范围，划分影响范围及工程监测等级，在上覆既有结构及周边环境影响范围内安设实时监测设备，制定合理的监测频率和监测项目，依据监测数据来实施注浆信息化施工。
根据施工影响区域适时埋设监测仪器，上覆既有车站站厅的竖向位移、水平位移，在地铁车站站台5上布置监测设备；上覆轨行区的洞室收敛、车站底板竖向位移，在轨行区底板监测点4布置监测设备；既有车站下方地连墙10墙顶水平位移、竖向位移，在轨行区侧墙监测点3布置监测设备；地表2竖向位移，在地表监测点1布置监测设备。
监测仪器采用全站仪、收敛计、全自动全站仪；根据注浆加固施工进度、地铁隧道及轨道设施的监测预警值进行监控，超过预警值，应当立即停工，查明异常原因并进行相应措施整改后，方可复工。
3.注浆区域划分。常规的注浆施工会使浆液在软流塑淤泥质粉质粘土地层中向非注浆加固区域扩散，无端消耗浆液材料，因此，根据地层物理力学特性，结合工程注浆堵水加固方式及需求，针对待加固暗挖通道掌子面及周边地层，按照不同部位所需强度及抗渗等级的要求，对全部注浆区域划分，保证外圈的注浆圈起到隔水作用，内侧注浆圈起到加固地层作用。
第一区域为两个暗挖通道之间的中隔柱9，第二区域为两个暗挖通道主体，第三个区域为两个暗挖通道主体外扩，外扩尺寸为1～2倍暗挖通道洞径。
4.设置施工参数，根据注浆区域、地层稳定性及可注性、监测数据信息设置近距离下穿既有车站施工阶段的浆液类型、注浆压力、注浆量、注浆工艺、开孔及终孔位置；
水泥单液浆用于地层泥水置换，主要用于加固圈内侧；水泥-水玻璃浆液用于地层加固，主要用于外侧地层加固。
先将在外侧地层围成一圈，形成一个封闭空间，用以阻断地下水往加固区域流窜，加固圈内侧先采用水泥单液浆将地层部分泥浆置换出来。根据监测数据及注浆量与泥水排出情况，轨行区底板监测显示下沉时，换成水泥-水玻璃浆液进行填充加固注浆，轨行区底板监测数据显示有抬升趋势时，停止注浆，增加泄压孔数量，降低抬升趋势。
其中，注浆压力，根据经验取为0.8MPa～1.2MPa；注浆量，软流塑淤泥质粉质粘土地层主要采取置换注浆工艺为主，注浆量不低于置换出来的泥水的1.1倍。
5.注浆效果检查。根据施工方案、监测数据、注浆量及置换出泥水量，具体效果检查方法可采用：
(1)检查取芯状况：检查孔采用取芯钻机取得完整岩芯，检查岩芯中注浆材料固结体的充填情况和固结强度，来检验注浆加固效果。
(2)测试注浆后地层渗透能力：检查孔施作完成后，在检查孔内注入稀浆液，观察钻孔的吸浆量，以此来衡量注浆加固地层的渗透能力。
检查孔数量一般应达到注浆孔数量的5％以上。超前注浆检查孔宜垂直于开挖工作面施作，终孔深度稍短于注浆加固段长度。
6.补充注浆，将注浆效果检查结果与相关施工标准对照，若是不达标，变更注浆施工参数进行补充注浆。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，包括以下步骤：基于既有车站和暗挖通道所在位置，确定待加固位置及施工影响范围，并在影响范围内布置监测设备；
依据待注浆加固位置需求，划分注浆区域，结合监测结果，获取不同注浆区域的注浆方案；
根据注浆方案依次对暗挖通道主体外扩区域、暗挖通道主体区域、中隔柱区域进行注浆，并对注浆过程进行实时监测。
2.如权利要求1所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，针对待加固暗挖通道掌子面及周边土层，按照不同部位所需强度及抗渗等级要求，对全部注浆区域进行划分，内圈注浆区域加固土层，外圈注浆区域辅助加固和隔水。
3.如权利要求1所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，将待注浆位置划分为三个区域，第一区域为相邻两个暗挖通道之间的中隔柱，第二区域为暗挖通道主体，第三区域为暗挖通道主体外扩。
4.如权利要求1所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，在进行注浆时，先对注浆加固区域的外圈注浆，形成封闭空间，后对封闭空间圈内注浆。
5.如权利要求4所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，外圈注浆时主要采用混合浆液进行土层加固，圈内部分注浆时主要采用单浆液进行泥浆置换加固。
6.如权利要求1所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，依据注浆加固过程中的监测数据信息反馈，当既有车站底板监测显示下沉时，采用混合浆液进行填充加固注浆，用于充填地层；当既有车站底板监测数据显示有抬升趋势时，停止注浆，增加泄压孔数量，降低抬升趋势。
7.如权利要求1所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，根据地质勘察确定既有车站与暗挖通道位置关系，基于土层取样的性能测试，分析地层稳定性及可注性，确定下穿暗挖通道与既有车站的红线距离。
8.如权利要求1所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，监测注浆过程中对既有车站的影响，监测上覆既有车站站厅的竖向位移、水平位移，监测上覆既有车站轨行区的洞室收敛、车站底板竖向位移，监测上覆既有车站地连墙墙顶水平位移、竖向位移，监测地表竖向位移。
9.如权利要求1所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，注浆加固后，依据施工方案、监测数据、注浆量、注浆压力及置换出泥水量，结合地球物理探测、参数分析、检查孔、开挖取样，对注浆加固效果进行检查。
10.如权利要求9所述的近距离下穿地铁车站暗挖通道注浆加固方法，其特征在于，将注浆效果检查结果与相关施工标准对照，若是不达标，变更注浆施工参数进行补充注浆。
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