地鐵暗挖施工超前支護(hù)技術(shù)分析摘要：對(duì)地鐵暗挖施工中采用的各種超前支護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析，并針對(duì)其存在的問(wèn)題提出建議。關(guān)鍵詞：地鐵；淺埋暗挖；超前支護(hù)1 超前支護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀 地下工程施工最重要的是控制變形，保證其穩(wěn)定性。在軟弱、松散、富水地層中，采用超前支護(hù)（加固）輔助法修建地下工程，在工程界得到了廣泛應(yīng)用。目前超前支護(hù)方法主要有：小導(dǎo)管、小導(dǎo)管注漿、大管棚、咬合管棚、深孔注漿、水平旋噴樁、水平攪拌樁、水平凍結(jié)、鎖腳錨管等。1.1 管棚支護(hù) 在自穩(wěn)能力較差的地層中，為提高地層的整體剛度，施工部門常采用超前管棚支護(hù)技術(shù)。 管棚支護(hù)技術(shù)中，管棚注漿是一項(xiàng)重要的工序，可分為２種：一種是僅為充填滿鋼管，另一種是在地層中擴(kuò)散，可隔孔進(jìn)行。僅為充填滿鋼管注漿時(shí)，管棚不開(kāi)孔，漿液可采用強(qiáng)度較高的水泥砂漿，并且采用從底部向孔口灌注，或設(shè)置引氣孔，保證漿液的飽滿度，注漿壓力稍低，在1.0 MPa以內(nèi)。 特長(zhǎng)管棚施工技術(shù)已較成熟，但需分段設(shè)置管棚，并要建造管棚工作室，因此難度較大。在需做管棚的地段最好采用長(zhǎng)管棚或特長(zhǎng)管棚。1.2 小導(dǎo)管注漿加固 小導(dǎo)管注漿加固是穩(wěn)定工作面，給支護(hù)創(chuàng)造有利條件的必不可少的技術(shù)措施，在自穩(wěn)能力差的砂、砂礫和含水的粘性土層中作用較明顯。小導(dǎo)管注漿工序可分為封閉工作面、打孔、安設(shè)導(dǎo)管、注漿等。導(dǎo)管長(zhǎng)度一般為2.5～3.5 m，環(huán)向間距為0.3m。導(dǎo)管布設(shè)采用鉆孔頂入法，即先用煤電鉆（螺旋鉆）或自制吹管成孔，用風(fēng)鉆或風(fēng)鎬頂入，效率較高。小導(dǎo)管注漿可采用止?jié){塞后退式注漿，注漿材料分２種：①無(wú)水砂層用改性（酸性）水玻璃漿液；②有水地段采用水泥水玻璃（C-S漿液）。注漿壓力一般為0.4～0.6 MPa。1.3 水泥土樁支護(hù) 采用地基處理技術(shù)中的高壓旋噴技術(shù)或深層攪拌技術(shù)形成水平水泥土樁進(jìn)行超前支護(hù)，是最近幾年在工程上應(yīng)用的一種新技術(shù)。高壓水平旋噴樁是以高壓泵為動(dòng)力源，通過(guò)水平鉆進(jìn)鉆桿、噴嘴把配置好的漿液噴射到土體內(nèi)，噴射流以很大的能量將一定范圍內(nèi)的土體射穿，并通過(guò)噴嘴作緩慢旋轉(zhuǎn)和后退的同時(shí)切割土體，強(qiáng)制土顆粒與漿液攪拌混合，待漿液凝固后，便形成水平圓柱狀水泥土固結(jié)體，即水平旋噴樁。當(dāng)旋噴樁相互咬接后，便以同心圓形式在隧道拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴帷幕體，起到防流砂、抗滑移、防滲透的作用，起到超前支護(hù)，保證隧道掘進(jìn)安全。水平旋噴樁有以下優(yōu)點(diǎn)。 (1)可控性。水平旋噴樁的漿液局限在土體破壞的范圍內(nèi)，漿液的注入部位和范圍是可以控制的，可通過(guò)調(diào)節(jié)注入?yún)?shù)（切削土體壓力、固化材料的注入速度、配比、注入量）獲得滿足設(shè)計(jì)要求的固結(jié)體。 (2)均勻性。噴射流在能量衰減前使其射流交匯，在碰撞點(diǎn)切削能力相互抵消，以致比樁心到碰撞點(diǎn)距離大的地方射流已無(wú)能力切削土體，所以加固體均勻性好。 (3)成本低、效率高。由于限定注入范圍，相對(duì)注入量大幅減少，每米水泥用量為100～150 kg，同等條件下，其耗用水泥量少于固結(jié)注漿，施工速度比大管棚或深孔注漿提高2～3倍，周期縮短。 (4)加固效果好。部分土體被噴射漿液所置換，另外一部分與水泥漿混合形成水泥土，其余土體在噴射動(dòng)壓、離心力和重力的共同作用下，在橫斷面上重新排列，從而形成一個(gè)由水泥和巖土組成的固結(jié)樁體，固結(jié)體周圍地層也因擠壓滲透作用得到一定程度的加固，其成樁機(jī)理及固結(jié)體性能與豎直旋噴相同。根據(jù)需要，在旋噴后可插入鋼筋以增強(qiáng)固結(jié)體的抗彎、抗剪強(qiáng)度。 (5)超前支護(hù)。在隧道輪廓線外四周，根據(jù)設(shè)計(jì)的旋噴樁成樁直徑，使旋噴樁相互搭接咬合，形成一個(gè)連續(xù)的具有承載力的水泥－巖土固結(jié)體，支護(hù)拱殼，形成真正意義上的超前支護(hù)拱棚，在其防護(hù)下進(jìn)行隧道掘進(jìn)，從而達(dá)到提高隧道施工的安全，防止地表下沉，降低支護(hù)費(fèi)用，加快施工進(jìn)度等目的。2 超前支護(hù)存在的問(wèn)題2.1 超前管棚 大管棚有一定仰角，隨著向前施工，管棚與拱頂間懸土將越來(lái)越厚，因此，常采用小管棚輔助支撐；當(dāng)管棚打入后會(huì)出現(xiàn)末端下沉量過(guò)大，經(jīng)常要在初期支護(hù)拱頂背后注漿，以保證大管棚和初期支護(hù)之間不形成空洞。因此，這種支護(hù)方法費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)料。 管棚注漿工藝落后，漿液擴(kuò)散情況差，砂層中易發(fā)生溜空現(xiàn)象；傳統(tǒng)施作管棚的方式精度較差，單獨(dú)施作長(zhǎng)度太短，設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求高，在施工過(guò)程中，每次均須建立工作室。2.2 超前小導(dǎo)管 小導(dǎo)管施工中，仰角控制困難，小導(dǎo)管的作用發(fā)揮不充分；超前支護(hù)不能因地質(zhì)情況的改變而改變，常造成資源浪費(fèi)；注漿工藝落后，漿液擴(kuò)散不均勻，在粘土層中效果不好。2.3 水平旋噴樁支護(hù) 鉆機(jī)定位較差，難以滿足設(shè)計(jì)精度；需擴(kuò)大斷面形成工作室，一步施工不能太長(zhǎng)；施工進(jìn)度慢，污染大。3對(duì)超前支護(hù)技術(shù)的建議3.1超前管棚 對(duì)于斷面跨度大（＞7 m）、受力情況復(fù)雜部位，穿過(guò)重要建構(gòu)筑物，且對(duì)沉降要求較高的地段，超前長(zhǎng)大管棚是一種十分有效的支護(hù)手段，但具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)在以下方面予以改進(jìn)與提高。 (1)改進(jìn)長(zhǎng)大管棚的注漿工藝，改善漿液擴(kuò)散較差的問(wèn)題，提高長(zhǎng)大管棚對(duì)不同地層的適用性。 (2)應(yīng)用新的管棚施工工藝，提高管棚施工精度。 (3)對(duì)車站、大斷面、沉降較難控制等施工地段，可推廣采用長(zhǎng)管棚的支護(hù)方式。 (4)有條件時(shí)管棚宜一次性貫通拱部，避免施工過(guò)程中多次挑高。 (5)從經(jīng)濟(jì)角度考慮，φ150 mm以下的管棚，其成本較為適中，可廣泛采用。3.2 超前小導(dǎo)管 對(duì)于斷面跨度在7 m以下的砂性地層，可采用超前小導(dǎo)管支護(hù)。小導(dǎo)管各項(xiàng)指標(biāo)如下。 (1)小導(dǎo)管宜采用φ32 mm×3.2 5 mm鋼管。 (2)注漿前宜先噴5 cm厚噴射混凝土封閉掌子面，并在管口設(shè)止?jié){塞。 (3)在北京地區(qū)，宜采用煤電鉆和吹管施作小導(dǎo)管。3.3 超前水平旋噴樁 淤泥質(zhì)粘土地層，采用水平旋噴樁也是一種有效的加固方法，但需注意以下問(wèn)題。 (1)加強(qiáng)旋噴樁的施工質(zhì)量，確保暗挖施工時(shí)拱棚的穩(wěn)定性，為下道工序的施工創(chuàng)造有利的條件。 (2)每段旋噴樁施工完成后，應(yīng)當(dāng)在水泥土達(dá)到初期強(qiáng)度后（約24 h）進(jìn)行土方開(kāi)挖。 (3)對(duì)土方開(kāi)挖應(yīng)根據(jù)理論計(jì)算分析，合理分段、分層開(kāi)挖，每段開(kāi)挖控制在0.5 m范圍內(nèi)，嚴(yán)禁超挖，開(kāi)挖后及時(shí)施作臨時(shí)支撐和初襯。 (4)通過(guò)保證旋噴樁成樁施工過(guò)程中水泥用量、壓漿過(guò)程中的連續(xù)性、噴漿進(jìn)退速度和復(fù)噴次數(shù)，確保旋噴樁樁墻的整體穩(wěn)定性。 (5)通過(guò)保證水平旋噴樁的直徑、平直度、中支架、止?jié){裝置、桿材的除污除銹、注漿壓力和注漿量的控制，確保水泥土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 (6)嚴(yán)格控制水平旋噴樁的施工質(zhì)量，對(duì)施工中的斷樁、漏樁、施工中引起的地面沉降隨時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)補(bǔ)救。4 結(jié)束語(yǔ) 地鐵暗挖施工，尤其在軟弱圍巖中進(jìn)行隧道開(kāi)挖，應(yīng)根據(jù)開(kāi)挖斷面、地層情況以及周圍環(huán)境要求，綜合考慮采用何種超前支護(hù)手段。管棚支護(hù)適用地層廣，剛度和支護(hù)效果好，但其施工設(shè)備要求相對(duì)較高，精度較難控制，造價(jià)較高。小導(dǎo)管施工簡(jiǎn)單，但不適應(yīng)于粘土層，對(duì)地層沉降控制效果不如大管棚。水平旋噴工藝要求高，施工難度大，但在淤泥質(zhì)粘土中不失為一種較好的超前支護(hù)。