文章摘要：......
45°+φ/2)+2ctan(45°+φ/2)
式中:pu为劈裂注浆的极限压力,MPa;γ为土的重度,KN/m3;h为注浆孔的深度,m;c为土体黏聚力,KPa;φ为土的内摩擦角。
计算得到大管棚注浆压力:pu=1.0~1.5MPa
掌子面中长孔注浆压力:pu=0.5~1.5MPa,若进行二次注浆,则第一次注浆压力pu=0.6~0.8MPa,第二次注浆压力pu=1.0~1.5MPa。小导管注浆压力:pu=0.6~1.0MPa。
4.3 注浆加固范围与扩散半径
浆液扩散半径理论计算公式:R=(0.6~0.7)L0,式中:L0为小导管之间的中心距离,m;R为扩散半径,m。
计算得到R=0.42~0.49m,结合经验法确定隧道洞周单根注浆管扩散半径为0.5m,加固范围为开挖轮廓线外1.5m范围内土体,设计小导管长度为3.m,倾角14.5°,搭接长度1.5m。掌子面注浆加固范围为13m,每循环开挖9m,留4m作为止浆岩盘。
4.4 注浆量
单管注浆量计算公式:Q=L×R2×π×v×η式中:Q为单孔注浆量,m3;L为注浆段长,m;R为浆液扩散半径,m;v为注浆段土层孔隙率;η为浆液损失率,取1.25。
4.5 浆体材料与配比
根据注浆工程的需要,水泥-水玻璃浆液的作用可以分为加固和堵水两方面,两者对凝胶时间、抗压强度有不同的要求。该工程注浆的主要目的是加固地层。在科研阶段对不同注浆管采取了不同的注浆材料试验。
大管棚:P·O3.25级水泥-非碱性水玻璃双液浆(亦称CS浆液),水玻璃浓度为25~40Be′,模数2.4~3.4,浆液水灰比0.631~0.831,水泥浆液与水玻璃的比例为131。这种浆液克服了单液水泥浆凝结时间长且不宜控制、结石率低等缺点,但需要将普通的水玻璃(呈碱性)用酸直接酸化使其成为酸性水玻璃或者进行脱钠处理制成硅溶胶才能使用。
小导管及中长PVC管:采用HC-T凝胶时间可调超细单液浆,凝胶时间为40~60min,水泥标号42.5级。
实验表明HC-T凝胶时间可调超细单液浆注浆效果明显好于水泥-水玻璃双液浆,但考虑工程造价因素在施工阶段大部分地段还是采用了双液浆。
4.6 注浆管施工
软流塑土体中成孔困难,且在成孔过程中会造成土体的较大变形,根据软流塑土体的力学特性,采用液压顶进施工大管棚,土层不开洞,在大管棚之间顶入小导管。钢管在顶入过程中挤压周围土体,排出部分水分,起到加固土体的目的,同时对土体的扰动较小,管棚施工完毕地面变形在2~4mm,表明大管棚施工对地表影响很小。
4.7 注浆效果
掌子面开挖情况表明劈裂注浆起到了加固土体的应有效果。浆脉分布明显,注浆孔周围有明显的挤密浆体,取样检测注浆加固体的抗压强度达到18.6MPa。
5 施工效果
软流塑地段于2003年6月全部安全施工完毕,保证了地面 建筑物及地下管线的正常使用。 ①地面建筑物除个别民国时期建的毛石基础的旧房子有小的裂缝外,其余建筑物均未出现裂缝,仅有小的倾斜,倾斜值满足规范允许值。
②现场监控量测拱顶下沉值不超过30mm,表明施工工法有效的控制了地面沉降。
③掌子面开挖过程中对浆脉网的观察表明,浆脉呈纵向和水平分布,与理论分析吻合,对加固土体取样测试,物理力学指标均达到了加固要求。
6 结论
南京地铁南北线一期工程珠江路站-鼓楼站及鼓楼站-玄武门站区间隧道采用短台阶开挖法,辅以大管棚加小导管超前预注浆加掌子面注浆加固、改良地层,成功通过了软流塑淤泥质粉质黏土地段,拓宽了浅埋暗挖法的应用范围,可以为其它城市地下工程在类似地层的施工提供一些宝贵经验。
参考文献:
[1]中铁隧道 勘测设计院有限公司.南京地铁软流塑地层浅埋暗挖隧道和大跨度浅埋暗挖隧道群穿越旧建筑物群施工技术总报告[R].洛阳:中铁隧道 勘测设计院有限公司,2003. [2]邝建政.岩土注浆理论与工程实践[M].北京:科学出版社,2001.
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