南水北调深孔钢管注浆加固沙卵石地层施工技术研究

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1、深孔钢管注浆加固沙卵石地层施工技术研究****集团南水北调三标项目部摘要：沙卵石地层中深孔排设大口径注浆管并及时注浆对土体进行预加固。论文从打管、注浆两道工序的设备、工艺、进度以及打管注浆过程中通过有效、合理地运用监测设备和手段对周围地层土体的影响程度和范围进行同步监测获得可靠数据等方面来阐述预加固技术措施的可行性。关键词：施工钢管注浆加固地层1.概述1.1工程概况南水北调中线(**段)**西四环暗涵穿越**地铁车站工程暗涵内净空4m，复合型衬砌结构。两暗涵中心线间距8.2m，洞间净距3.0m。既有地铁**车站南北方向净跨19.5m，暗涵洞顶距车站底板净距3.667

2、m。隧洞断面结构型式见图1。图1暗涵断面结构型式示意图根据《**环**路立交桥岩土工程勘察报告》，输水隧洞主要穿越沙卵石地层。在暗涵下穿**地铁车站施工前，设计采用φ108×8mm超前注浆管对暗涵施工影响范围土体进行水平注浆预加固。而在沙卵石地层中进行φ108超前注浆管深孔（长度不小于15m）施工缺少相应的施工工艺和参数进行参考借鉴，且对下穿地铁车站下方约3.7m高的土体超前加固是暗涵施工过程中控制**车站变形的关键技术措施之一，所以，在正式施工前，施工工艺的完善、打管及注浆施工对于环境的扰动程度、注浆参数确定和浆液的选择必须进行试验，以期获得相关经验和数据，指导生

3、产。1.2试验情况概述1.2.1试验主要研究内容10试验在4号井下游进行，选择与下穿段相似的卵石地层，进行1:1超前注浆管试验和研究,主要研究内容有：(1)钻机、钻具及钻进速度；(2)钻进过程中地铁车站结构的振幅及频率；(3)注浆工艺、注浆量及注浆体强度、加固范围；(4)φ108超前注浆管在卵石地层进行深孔（不小于15m）施工施工工艺可行性研究；(5)注浆管施工所致扰动区土体沉降规律及影响范围分析；(6)不同注浆参数和浆液条件下，浆液扩散及对土体物理-力学性质研究分析。1.2.2监测点布位及监测仪器埋设(1)地表沉降观测点：在超前注浆管施工扰动区内，沿垂直超前注浆管

4、走向布设4条监测剖面，见图2。各测点在各区段内均布，测区范围为15×（2+2×8.9）m2。图2地表沉降测点布设示意图(2)多点位移计观测点：在超前注浆管施工扰动区内，沿垂直超前注浆管走向布设打管及注浆扰动范围监测剖面,距离掌子面5m，设两个测点；在施工扰动区内，沿暗涵轴向每5米布设一分层沉降点，见图6。各测点在不同深度布置多个锚头，监测不同深度多个移动面和区域的变形。注：打管影响范围监测点土体分层沉降监测点图3土体分层沉降及扰动范围检测点布设示意图(3)土体振动观测点：测点用于监测2#管施工过程中不同距离的振动情况，相对位置关系见图4。10图4土体振动观测点布设示

5、意图1.2.3φ108注浆管打设(1)注浆管布设左线隧洞掌子面上水平打设4根注浆管（1＃管～4＃管），管长15米；另外，为补充注浆管注浆的效果，从左线上部掌子面补充打设1根（5＃管）注浆管，管长15m，从右线隧洞上部掌子面补充打设2根注浆管（6＃管、7＃管），管长6米。注浆孔布置图如下：图5掌子面注浆孔布置图（单位：mm）(2)打设注浆管采用GPZ-100型同心跟管潜孔锤管棚钻机打管,统计情况见下表:表1注浆管打设统计表管号管长（m）开始时间结束时间持续时间备注4#154月15日21：034月17日11：0438小时钻机调试3#154月17日19：134月23日17

6、：5053小时4#孔注浆试验，稽查组检查暂停打管1#154月25日3：304月25日18：0414小时30分2#154月26日19：454月27日17：0521小时20分遇特殊情况，调整后重新打设。5#155月12日17：405月14日10：4417小时6#4.55月17日15：105月17日19：054小时7#45月17日21：155月18日0：344小时管棚试验孔打设施工时，各种钻进参数的收集及试验技术数据的采集，增加了大量的钻进辅助10时间。通过对统计数据的分析认为：管棚试验单根15米孔的完成平均时间为15小时，钻进速度为1米/小时。后期正式施工时，合理掌握钻

7、进参数，减少辅助时间，增设空压机增压设备，每根15米孔的平均完成时间可缩短为10-12小时，钻进速度可达到1.5米/小时。进行6#、7#管施工时，当6#管钻进4.5米，7#管钻进4米时注浆管被打断，经分析主要原因为：①φ108×8mm无缝钢管钢管注浆止浆槽间距15cm过小，槽深3mm过深；②钢管材质强度不够。实际施工时钢管采用辽宁鞍山钢铁公司生产的DZ40、φ110×10mm地质专用管材，止浆槽间距30cm，槽深2mm，满足施工工艺和效果的要求。1.2.4超前注浆注浆试验采用跟管后退式分段进行，由于试验前期对土层地质情况及注浆机具性能认识不足，致使前期注浆未能取