暗挖工程超前支护及注浆加固技术

摘　要：超前支护及注浆加固是暗挖工程施工中非常关键的环节，本文主要介绍北京地铁五号线4个暗挖标段超前支护及注浆加固实施情况，以期为类似城市暗挖工程施工提供参考。
关键词：暗挖；超前支护；注浆加固

1、工程概况
北京地铁五号线02标（刘家窑站～蒲黄榆站区间、蒲黄榆车站）、03标（蒲黄榆站～天坛东门站区间、天坛东门站）、04标（天坛东门站～磁器口站区间、磁器口站）、05标（崇文门站）采用浅埋暗挖法施工。其中蒲黄榆站采用22.6m宽大跨度单拱单柱双层暗挖结构，天坛东门站采用23.87m宽大跨度三拱两柱双层暗挖结构，磁器口站采用21.87m宽大跨度三拱两柱双层暗挖结构，崇文门站采用24.2m宽大跨度三拱两柱双层暗挖结构，车站覆土厚度4～9m；区间采用5.8m×6.3m马蹄形断面结构，区间覆土厚度12～15m.车站开挖采用中洞法分块开挖，区间采用上下台阶法开挖。工程经过地层包括粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砂卵石层。由于暗挖工程均处于闹市区，沉降控制非常关键。
2、超前支护及注浆加固技术
2.1 现场实施情况
2.1.1 超前地质探测全线暗挖车站及区间开挖施工过程中为提前探测前方地质及渗水情况，均进行超前地质探测。探测采用的方法见表1.

2.1.2 超前管棚暗
挖地铁开挖洞室跨度相对较大，施工中超前支护采用多样化的超前管棚支护，采用的超前管棚主要类型如下。
02标采用Ф114mm单根长146.6m管棚，共103根；03标采用Ф108mm单根长18m管棚；04标采用Ф108mm单根长10m和18m管棚；05标采用Ф108mm单根长27m管棚， Ф600mm单根长36m管幕， Ф377mm单根长36m管棚。
2.2 超前管栅施工技术举例：单根长146mФ114mm超前长管棚。
（1）设计参数。
02标段超前长管棚沿蒲黄榆车站拱部环向布置，环向间距0.3m，纵向贯通车站拱部，单根长146m，共103根，管棚采用Ф114×5mm钢管。
（2）工艺流程。
工艺流程见图1.

（3）施工方法。
采用水平定向钻机从东南结合部往东北结合部一次性施做导向孔，从东北往东南回扩孔拖管，钢管单节长6m，接头采用丝扣连接。为防止施工管棚串管，施工时从拱顶往下间隔施工。
（4）使用设备、仪器。
超前长管棚施工主要设备、仪器：FDP-15D水平定向钻机、ECLIPSE无线导向系统和地磁地下定位系统、UB-8型砂浆泵。
（5）工效。
由于蒲黄榆车站拱部超前长管棚位于交通繁忙的蒲黄榆主路下，导向孔钻进采用无线导向系统时必须在晚间23点到第二天7点之间；施工速度根据地层及管棚埋深不同施工效率不同。
当管棚埋深在10m内，采用无线导向系统时，粘土层中钻进一根管棚（L=146m）需24h左右；砂层中钻进一根管棚需33h左右。
当管棚埋深在10m以下，采用地磁地下定位系统时，管棚位于中粗砂层中，钻进一根管棚（L=146.6m）需38h左右。
（6）管棚注浆。
管棚注浆设备：UB-8型砂浆泵，工作压力6MPa，排量8m3/h，水平输送距离250m.注浆方向：东南车站结合部往东北车站结合部，一次性灌注。
管棚钢管浆液扩散孔布置：纵向300mm间距梅花型钻Ф10mm浆液扩散孔，环向3排。
浆液：水泥浆，外掺少量微膨胀剂，配合比水泥∶水∶膨润土∶铝粉=1∶0.8∶0.05∶0.001；注浆压力在1.5MPa左右。
（7）效果。
施工管棚设计注浆数量2.9m3，实际注浆数量基本在3.5m3左右。
2.3 超前导管施工
超前小导管设置在车站、风道、区间、出入口通道拱部，区间拱部超前小导管单根长L=3m，其余拱部超前小导管单根长L=2.5m.
（1）工艺流程（见图2）。

首先按设计测量定位，然后采用煤电钻孔，成孔检查后采用风钻顶进钢管，喷射5cm厚混凝土封闭掌子面，最后进行浆液压注。
（2）使用设备。
钻孔采用煤电钻或气动风镐、吹管（自制25mm钢管），注浆采用UB-8型砂浆泵及KBY-50/70双液注浆泵。
（3）工效。
车站2.5m长小导管施工一根需6min，区间3m长小导管施工需7min.压注一根小导管需6min.
（4）管的布设参数。
车站超前小导管沿起拱线上按0.3m间距环向布置，每环104根；纵向每两榀钢架布设一排，即每排小导管纵向间距1m.风道、出入口、通道沿拱部120°范围环向按0.3m间距布置，风道拱部每环43根，结合部每环37根，纵向每两榀钢架布设一排，即每排小导管纵向间距1m.区间在拱部环向按0.3m间距布置，每环25根，纵向每两榀钢架布设一排，即每排小导管纵向间距1.5m.小导管采用Ф32×3.25mm钢管，钢管上纵向孔眼间距15cm，孔眼直径8mm，顶部制作成锥型，尾部焊箍；上仰角控制在7°～10°。