地铁车站、区间隧道施工辅助工法探讨

地铁车站、区间隧道施工辅助工法

1超前大管棚施工工艺

1.1工作面加固

为便于架设钻机、安设钢管，对工作面地层进行注浆加固（下至最低钻孔以下1m，两侧至隧道开挖线以外1.0m）。

1.2搭设平台、安装钻机、测定孔位

1)用型钢及木板搭设钻机平台，钻机平台一次搭设完毕，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。在平台上设置钻杆导向架（液压可调高低、方向）便于定位、定向。

2)沿隧道开挖线外轮廓按设计孔距布设孔位，钻孔方向与隧道中线平行。因钻杆要逐渐加长自重渐增，会引起钻杆下沉，将方向向外2°钻孔。

1.3钻孔及安装

1）管棚沿隧道或中洞拱顶外轮廓线布设，采用热轧无缝钢管，钢管接头用10mm厚的管箍连接。

2）钻孔选用比管棚直径大20～30mm钻头，钻头用氧焊法焊在厚壁钢管上，钻头采用钨合金钢。

3）钻机采用地质钻机，开孔时，低速低压，待成孔1.0m后，适当加压。

4）钻进采用一次成孔法，不取土芯，不回收钻头，用异型接头把钻杆与钢管连接起来，钢管前端安装合金钻头，钢管随进度一根一根连续接长，直到设计位置，其结构见下图。

5）钻孔测斜采用特制精密水平陀螺仪检测偏斜，采取随测随调整。

1.4管棚内外注浆

管棚采用细C15细石混填充。

1.5机械设备：

序号名称规格产地配备

数量附注

1.6大管棚施工有关注意事项：

1）孔口位置在开挖轮廓外边缘，外插角2～3°，钻孔最大下沉量控制在20～30mm以内。

2）管棚钢管不侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不相撞，也不相交。

3）钻孔过程中在开孔后2m处，孔深1/2处，终孔处三次进行斜度量测。如误差超限及时改进钻孔工艺进行纠编，至终孔仍超限时，则封孔重钻。

4）钢管与管箍丝扣拧紧上满，使各管节连成一体，受力后保证不脱开。

5）管棚钢管安装后进行注浆，注浆压力为1.0～2.0MPa，并稳定15min，若注浆量超限，未达规定压力，仍继续注浆，并调整浆液，直至符合注浆质量标准，终止注浆，确保管棚与围岩固结紧密，增强其整体性。

2超前小导管注浆施工工艺

在隧道工作面开挖前，沿隧道拱部外轮廓线外打入带孔的小导管，并通过向围岩压注起胶结作用的浆液，在轮廓线外形成一个0.6～1.2m厚的弧型加固圈的保护下即可安全地进行开挖作业。

小导管注浆分单浆液和双浆液两种：本标段隧道在中粗砂层中以双浆液为主,在无水粉细砂层中采用改性水玻璃浆液。

2.1小导管采用φ42mm，L=3.5m，壁厚3.5mm钢管,一端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内，当围岩松软时直接打入，小导管尾端采用φ8钢筋焊一圈加强箍，防止施工时导管尾端变形。小导管沿拱部环向布置，搭接长度≥1.0米，小导管形状见下图:

2.2注浆材料

1）水泥水玻璃双液浆：又称CS浆

水灰比：0.8∶1～1.5∶1

水玻璃浓度：35～40Be

水泥浆与水玻璃浆体积比：1：0.6-1：1，施工时，现场试验调整参数。

2）改性水玻璃浆液

水玻璃浓度：35Be

改性剂浓度：20%

改性水玻璃浆液：PH=3～4

2.3注浆工艺

1）小导管安设采用引孔打入法，安设步骤如下：

(1)TY－28凿岩机钻孔，开孔直径为60mm，并用吹管将砂石吹出（风压0.5～0.6MPa）钻孔深度为3.5m。

(2)用风镐将小导管顶入孔中，也可直接用锤击插入，然后检查管内有无充填物，如有充填物，用吹管吹出或掏勾勾出，。

(3)用塑胶泥（40Be′水玻璃拌合425#水泥即可）封堵导管周围及孔口。

(4)严格按设计要求打入导管，管端外露20cm，以便安装注浆管路。

2）注浆浆液配制，搅拌：

(1)水泥浆搅拌在拌合机内进行，根据拌合机容量大小，严格按要求投料，水泥浆浓度根据地层情况和凝胶时间要求而定，一般控制在1.5:1～1:1.

(2)搅拌水泥浆的投料顺序为:在加水的同时将缓凝剂一并加入并搅拌,待水量加够后继续搅拌1min,最后将水泥投入并搅拌3min.

(3)缓凝剂掺量根据所需凝胶时间而定,一般控制在水泥用量的2%～3%.

(4)注浆用水玻璃的浓度一般为35Be，浓水玻璃的稀释采用边加水，边搅拌，边用波镁计测量的方法进行。

(5)制备水泥浆或稀释水玻璃时，严防水泥包装纸及其它杂物混入，注浆时设置滤网过滤浆液，未经滤网的浆液不得进入泵内。

3)小导管注浆采用双液注浆法，使用双浆泵将浆液输入至孔口混合器，经分浆器流入导管，进入地层。注浆施工时应注意以下几点

(1)注浆口最高压力应控制在0.３MPa以内，以防压裂工作面

(2)进浆速度不能过快，一般控制每根导管总进量在30L/min以内。

(3)导管注浆采用定量注浆，即每根锚管内注入400L浆液后即结束注浆。如压力逐渐上升，流量逐渐减少，虽然未注入400L浆液，但孔口压力已达到0.３MPa时结束注浆。

(4)注浆时，水泥浆与水玻璃浆的体积比（即C：S）应按所需凝胶时间选定，一般应控制在1：0.6～：1。

(5)注浆结束后及时清洗泵、阀门和管路，保证机具完好，管路畅通。

4)小导管注浆施工工艺流程见下图。

2.4注浆机械配备表

小导管注浆所需设备见下表：

序号名称规格型号单位数量备注

3喷射砼施工工艺

本标段喷射混凝土采用湿喷．湿喷是将骨料、水泥和水按设计比例拌合均匀，用湿喷射机压送到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。其工艺流程见下图.

3.1喷射前准备工作

1）检查受喷面轮廓尺寸，并修整，使之符合设计要求，若有松散，须清除干净。

2）用高压风或水（地质差不用）清洗喷面。

3）备好工作平台，防护用具。

4）根据喷射量添加速凝剂，并转动计量泵转盘调节好速凝剂的用量。

5）接好电源及风管、喷管、速凝剂管等。

6）检查喷射机的转子、振动器、计量泵及安全阀、压力表是否完好，并进行试运转。

7）向喷射机的料斗加入约半斗砂浆(泥：砂：水=1：3.5:0.45)开动主电机将砂浆转入转子腔和气料混合仓。

3.2喷射作业

1）严格按以下顺序进行操作

打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

2）开机后观察风压，起始风压达到0.5MPa,开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。

3）混凝土拌合均匀，直径大于15mm的粗骨料及时清除。

4）喷嘴与受喷面尽量垂直，两者的距离一般为0.6～1.2m,对挂有钢筋网的受喷面，喷嘴略倾斜，距离也相应减少。

5）喷嘴均匀地按螺旋轨迹，分区段（一般不超过6m），自下而上，一圈压半圈，缓慢移动，每圈直径约20cm。若受喷面不平，先喷凹坑找平。

6）喷射作业需有工作平台，有条件的，最好把喷嘴固定在机械手上。

7）停机前，喷射料斗中的混凝土全部喷完，严格按以下顺序关机：关主电机、振动器、关速凝剂计量泵、关主风阀；利用计量泵加水清洗速凝剂管路；再将喷嘴离开受喷面，依次打开主风阀、计量泵电机、主电机，向料斗中加水清洗气料混合仓、混凝土管道，最后关主电机、关主风阀、计量泵、停速凝剂风。

8清理喷射机表面的混凝土。

3.3湿喷混凝土的配合比

1）原材料

(1)水泥：为保证喷射混凝土的凝结时间和与速凝剂有较好的相溶性，采用42.5以上的普通硅酸盐水泥，水泥性能符合国家现行标准。

(2)砂：为保证喷射混凝土的强度和减少施工操作时的粉尘，减少硬化时的收缩裂纹，采用坚硬而耐久的中砂或粗砂，细度模数大于2.5。

(3)碎石或卵石：为防止喷射混凝土过程中堵管和减少回弹量，采用坚硬耐久的细石，粒径不大于15mm。

(4)骨料成分和级配：若使用碱性速凝剂，砂、石、骨料不得含有活性二氧化硅，以免产生碱骨料反应，引起混凝土开裂，为使喷射混凝土密实和在输送管道中顺畅，砂石骨料级配按国家标准控制。

(5)水：为保证喷射混凝土正常凝结、硬化，保证强度和稳定性，喷射混凝土采用饮用水。

(6)外加剂的选用

减水剂：湿喷混凝土的坍落度控制在10～13cm，水灰比较大，水泥用量大，混凝土中水泥水化后多余的水要蒸发，使混凝土喷层产生干裂现象，降低喷混凝土的支护能力。在拌混凝土时加入高效减水剂，提高支护质量。

速凝剂：在喷射混凝土工艺中加入速凝剂，使混凝土喷到受喷面后迅速凝固，形成垫层，减少回弹量，增大喷层厚度，同时混凝土迅速凝固后，便有了强度形成支护能力。

2）配合比的设计

设计配合比，龄期按7天测定抗压强度，通过大量试验结果选定湿喷混凝土配合比为：水灰比=0.5，水泥：碎石：砂=1:1.21:1.81，速凝剂掺量5%，减水剂掺量0.6%.坍落度为12cm。

3.4安排

拌合机5人，其中进料4人，搅拌司机1人，混凝土运输司机1人，喷嘴2人，计８人。

3.5湿喷工艺机具配套表

机具名称型号生产能力单位数量备注