CN114607391B - 用于地铁隧道松散地层预加固施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，包括确定预加固顺序，先对地面的普铁有砟轨道路基进行预加固，再加固高铁无砟轨道路基；在设计注浆管布局时普铁有砟轨道路基由轨道两外侧朝内侧向下倾斜布置袖阀管，高铁无砟轨道路基由轨道两外侧竖直布置袖阀管，并且高铁无砟轨道内侧单排竖直布置袖阀管；地铁隧道开挖前注浆后，保留袖阀管做跟踪注浆，利用天窗时间进行施工过程中的二次或二次以上的注浆，质量检验合格后结束注浆。因此本发明用于地铁隧道松散地层预加固施工方法对加固区域的周围土体扰动较小，可以保障铁路和高铁的正常运行。有效的解决了地铁隧道下穿铁路路基时引起的地面沉降问题，同时能确保铁路和高铁的运行安全。

Description

用于地铁隧道松散地层预加固施工方法

技术领域

本发明涉及地铁隧道施工技术领域，具体涉及一种用于地铁隧道松散地层预加固施工方法

背景技术

目前，随着轨道交通的快速发展，城市的轨道交通形式变得更加广泛，同时还促进了城市地铁的快速建设。然而，大部分城市地铁线路的规划与建设往往要落后于铁路和高速铁路的规划与建设，因此不可避免的造成了地铁线路建设时下穿铁路和无砟高铁轨道的情况。地铁下穿铁路和无砟高铁轨道的施工是非常复杂而困难的情况，其施工过程会严重的影响上部铁路和无砟高铁轨道的稳定与列车的安全行驶，虽然目前地铁隧道施工工艺已经相对成熟，但也发生过工程事故，如地铁施工中，曾多次引起地面塌陷和地表构造物破坏，造成较大经济损失。因此如何控制地铁隧道下穿铁路路基时地面的沉降量，防止无砟高铁轨道隆起，确保列车的运行安全，仍是目前需要解决的一个问题。

所以必须严抓地铁下穿过程施工质量，控制地面的沉降量，防止无砟高铁轨道隆起，确保列车的运行安全。在此背景下，对地铁隧道下穿普铁路基或无砟高铁轨道施工的预加固措施显得尤为重要。

由于注浆工作位于高铁保护区内，在不影响高铁运行，作业区域小的前提下，需要采取低扰动的路基加固技术。袖阀管注浆是地铁隧道施工中使用较多的加固处理方式，注浆液体在压力作用下通过土层颗粒间的孔隙强行注入土层中，起到挤密和充填作用，迫使土层孔隙内的大部分水和空气排去，从而加快土层的固结稳定，阻止或控制路基不均匀沉陷，大大提高了被加固地层段的整体稳定性，适用于下穿普铁路基和无砟高铁轨道的预加固处理。

发明内容

为了解决地铁隧道下穿铁路路基时引起的地面沉降问题，确保铁路和高铁的运行安全，本发明提供了一种用于地铁隧道松散地层预加固施工方法。

这种用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，包括如下步骤：

S1：确定预加固顺序，先对地面的普铁有砟轨道路基进行预加固，再加固高铁无砟轨道路基；

S2：设计注浆管布局，对袖阀管进行放线定位，钻孔至设计位置后埋设注浆管和袖阀管；普铁有砟轨道路基由轨道两外侧朝内侧向下倾斜布置袖阀管，高铁无砟轨道路基由轨道两外侧竖直布置袖阀管，并且高铁无砟轨道内侧单排竖直布置袖阀管；

S3：确定注浆参数和方案，再对盾构刀盘以上砂层进行单孔注浆；

S4：进行跟踪注浆，地铁隧道开挖前注浆后，保留袖阀管做跟踪注浆，利用天窗时间进行施工过程中的二次或二次以上的注浆，质量检验合格后结束注浆。

优选地所述步骤S2普铁有砟轨道两外侧布置的袖阀管采用三排并且梅花形交错布置，所述高铁无砟轨道两外侧布置的袖阀管采用双排并且梅花形交错布置。

优选地所述步骤S2中所述袖阀管采用最前端一节为锥形的袖阀管，用于克服土体松软导致的包裹力不强的问题。

优选地所述步骤S2中竖直布置袖阀管时，钻机先用三角钻头钻进至砂层，再更换低压偏心钻头，跟管跟进成孔。所述袖阀管通过分段焊接的方式下入注浆孔中，每节袖阀管的长度为2m，孔位偏差≤3cm。

优选地所述步骤S2中倾斜布置袖阀管时，钻杆上固定注浆管和袖阀管，使之随钻杆同时插入地层中，一次成型用于防止土体松散造成钻孔塌落。

优选地所述步骤S2中袖阀管采用注浆孔径为70mm-100mm，注浆区域内的孔距设置为 160-200cm。

优选地所述步骤S3确定注浆参数和方案，在对高铁无砟轨道两外侧竖直注浆孔进行注浆时，先用水玻璃+水泥浆形成的双液浆对轨道外侧竖直注浆孔进行注浆，形成一个注浆帷幕区域，再对轨道内侧注浆孔进行间隔注浆。所述步骤S3确定注浆参数和方案，选择注浆压力不小于0.5MPa。所述步骤S3确定注浆参数和方案，选择注浆压力达1.5MPa稳定10min，注浆量达到设计量2倍，地面发生隆起或监测数据异常或发现路基边坡渗浆时停止注浆。

与现有技术相比，本发明由于对同时下穿有砟轨道铁路和无砟轨道无砟高铁轨道加固时充分考虑到顺序问题，并根据本发明给出的顺序制定出不同的袖阀管埋设方案进行加固，因此对加固区域的周围土体扰动较小，可以保障铁路和高铁的正常运行。有效的解决了地铁隧道下穿铁路路基时引起的地面沉降问题，同时能确保铁路和高铁的运行安全。

附图说明

图1为本发明用于地铁隧道松散地层预加固施工方法的流程图。

图2为本发明地面埋设袖阀管的布局图。

图3为本发明无砟高铁轨道部分垂直埋设的钻孔方案示意图。

图4为本发明有砟普铁轨道倾斜埋设的钻孔方案示意图。

附图标记：1-三排梅花形布置袖阀管；2-双排梅花形布置袖阀管；3-轨道内侧单排布置袖阀管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

普通铁轨线路一般是有砟轨道称之为普铁有砟轨道，高铁线路一般是无砟轨道，称之为高铁无砟轨道。本发明方法在地铁隧道同时下穿普铁有砟轨道和高铁无砟轨道时，加固路基顺序是很重的，根据正确的顺序制定出不同的袖阀管埋设方案进行施工。

图1反映了本发明总体施工流程，按照先后顺序依次为：测量定位、钻机就位、跟管钻孔、安装袖阀管、灌注套壳料、拔出跟管、补注套壳料、配置浆液后下放注浆管、注浆作业、质量检验、不合格再补注、合格结束注浆。

具体实施步骤如下：

S1：确定预加固顺序，先对地面的普铁有砟轨道路基进行预加固，注浆加固施工完成后，总结参数及施工工艺，优化施工组织。充分考虑施工现场场地条件、轨旁设备等因素后，再对高铁无砟轨道路基开展注浆施工。

下穿普铁有砟轨道路基直接使用地面袖阀管加固，下穿高铁无砟轨道路基时结合已有CFG 桩加固和地面袖阀管加固，现场钻探时标出CFG桩位置，钻孔位置避开CFG桩。在钻进过程中严密监控出渣情况，如出现CFG桩原材料时应及时停钻，重新确认CFG桩位置后再进行钻孔，并对已经钻孔的部位采用高标号混凝土回填。

S2：设计注浆管布局，对袖阀管进行放线定位，钻孔至设计位置后埋设注浆管和袖阀管；普铁有砟轨道由轨道两外侧朝内侧向下倾斜布置袖阀管，高铁无砟轨道由轨道两外侧竖直布置袖阀管，并且无砟轨道内侧单排竖直布置袖阀管。

从图2可以看出，本实施方式在普铁有砟轨道两外侧采用三排梅花形布置袖阀管1，高铁无砟轨道两外侧都采用双排梅花形布置袖阀管2，轨道内侧采用单排布置3。为避免串浆，袖阀管交错布置。布置时沿线路方向间距为1.8m，同时避开信号机、过轨管等位置，为后期路基分层沉降监测钻孔位置预留空间。

钻孔采用跳孔钻进，避免小范围内集中钻孔，严格按照钻孔工序避免造成线路不规则下沉。对钻孔进行编号，在奇数孔注浆完成后再进行偶数孔钻孔，避免浆液窜孔。

钻进到设计深度后退出钻杆，然后安装外径76mm，壁厚6mm的刚性袖阀管，袖阀管最前端一节端部切割后焊接成锥形，袖阀管外壁每0.5m预留3个直径8mm溢浆孔，自袖阀管底以上6m范围设置溢浆孔，为防止浆液由溢浆孔流入袖阀管内，需在袖阀管溢浆孔处加橡胶密封圈和缠绕防水胶带，将溢浆孔包裹住。将制作好的袖阀管通过分段焊接的方式将袖阀管下入注浆孔中，每节袖阀管的长度为2m。刚性袖阀管安装完毕后，安装钢管接头丝扣保护盖，防止渣土进入管内。

针对高铁无砟轨道路基而言采用垂直地层加固时，钻机先用孔径较小的三角钻头钻进至砂层，拔出钻杆，将三角钻头更换为低压偏心钻头，跟管跟进钻孔，最终成孔。通过分段焊接的方式将袖阀管下入注浆孔中，每节袖阀管的长度为2m，孔位偏差≤3cm，见图3。普铁有砟轨道路基而言，倾斜地层加固时，钻杆上固定注浆管和袖阀管，使之随钻杆同时插入地层中，一次成型且防止土体松散造成钻孔塌落，见图4。

袖阀管安装完毕后应立即向跟管内注入套壳料，然后通过液压千斤顶拔出跟管，再多次注入套壳料。套壳料水、水泥、膨润土比建议为1.6:1:0.5，采用PO42.5R水泥。

S3：确定注浆参数和方案。根据施工现场的土体参数进行袖阀管工艺试验，得到适合的注浆参数和注浆方案，再对盾构刀盘以上砂层进行单孔注浆。

注浆施工总体上分为帷幕注浆施工与加固注浆施工两个阶段。

首先对沿线路方向最外侧的孔，采用“水泥+水玻璃”双组分浆液进行注浆加固，双液浆凝结时间30min～50min，水玻璃掺量宜为5‰，水玻璃掺量根据凝结时间及现场实际情况进行调整，水泥浆液采用PO42.5R水泥，形成袖阀管注浆帷幕区域。采用单头止浆塞进行注浆，连接注浆管道，止浆塞加压膨胀与刚性袖阀管形成封闭锁死，开始注浆。在达到注浆压力、达到设计量或出现溢浆情况时，停止注浆。每孔采用后退式分段注浆。

再对帷幕内侧区域进行加固注浆，采用单组份水泥浆液，采用PO42.5R水泥，浆液水灰比为0.6:1。采用双头止浆塞进行注浆。连接注浆管道，止浆塞加压膨胀与刚性袖阀管形成封闭锁死，开始注浆。在达到注浆压力、达到设计量或出现溢浆情况时，停止注浆。每孔采用后退式分段注浆。

注浆时先用0.5MPa压力，然后采用1.0MPa压力注浆，最后维持1.5MPa压力注浆直至注浆结束。注浆压力达1.5MPa稳定10min；注浆量达到设计量2倍；地面发生隆起或监测数据异常；发现路基边坡渗浆时停止注浆。注浆区域深度为6m。

S4：进行跟踪注浆。地铁隧道开挖前注浆后，保留袖阀管做跟踪注浆，利用天窗时间进行施工过程中的二次注浆。质量检验合格后结束注浆。

在一次注浆结束后，使用洗孔机对袖阀管内浆液进行抽吸。在地铁隧道开挖过程中，通过监测数据的变化，进行二次注浆，防止路基隆起变形和地面沉降。

本发明方法能使地铁隧道施工时不影响铁路正常运行，更不会造成铁路塌陷。

Claims (8)

1.一种用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，包括如下步骤：

S1：确定预加固顺序，先对地面的普铁有砟轨道路基进行预加固，再加固高铁无砟轨道路基；

S2：设计注浆管布局，对袖阀管进行放线定位，钻孔至设计位置后埋设注浆管和袖阀管；普铁有砟轨道路基由轨道两外侧朝内侧向下倾斜布置袖阀管，高铁无砟轨道路基由轨道两外侧竖直布置袖阀管，并且高铁无砟轨道内侧单排竖直布置袖阀管；倾斜布置袖阀管时，钻杆上固定注浆管和袖阀管，使之随钻杆同时插入地层中，一次成型用于防止土体松散造成钻孔塌落，所述袖阀管采用最前端一节为锥形的袖阀管，用于克服土体松软导致的包裹力不强的问题；

S3：确定注浆参数和方案，再对盾构刀盘以上砂层进行单孔注浆；

S4：进行跟踪注浆，地铁隧道开挖前注浆后，保留袖阀管做跟踪注浆，利用天窗时间进行施工过程中的二次或二次以上的注浆，质量检验合格后结束注浆。

2.根据权利要求1所述用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，其特征在于所述步骤S2普铁有砟轨道两外侧布置的袖阀管采用三排并且梅花形交错布置，所述高铁无砟轨道两外侧布置的袖阀管采用双排并且梅花形交错布置。

3.根据权利要求1所述用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，其特征在于所述步骤S2中竖直布置袖阀管时，钻机先用三角钻头钻进至砂层，再更换低压偏心钻头，跟管跟进成孔。

4.根据权利要求3所述用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，其特征在于所述袖阀管通过分段焊接的方式下入注浆孔中，每节袖阀管的长度为2m，孔位偏差≤3cm。

5.根据权利要求1所述用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，其特征在于所述步骤S2中袖阀管采用注浆孔径为70mm-100mm，注浆区域内的孔距设置为160-200cm。

6.根据权利要求1所述用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，其特征在于所述步骤S3确定注浆参数和方案，在对高铁无砟轨道两外侧竖直注浆孔进行注浆时，先用水玻璃+水泥浆形成的双液浆对轨道外侧竖直注浆孔进行注浆，形成一个注浆帷幕区域，再对轨道内侧注浆孔进行间隔注浆。

7.根据权利要求1所述用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，其特征在于所述步骤S3确定注浆参数和方案，选择注浆压力不小于0.5MPa。

8.根据权利要求1所述用于地铁隧道松散地层预加固施工方法，其特征在于所述步骤S3确定注浆参数和方案，选择注浆压力达1.5MPa稳定10min，注浆量达到设计量2倍，地面发生隆起或监测数据异常或发现路基边坡渗浆时停止注浆。

Images