深圳地铁3C 标段浅埋暗挖重叠隧道小导管注浆技术
摘要：高边墙单洞双层重叠隧道施工在国内尚属首例，无成功经验借鉴。本文通过对深圳地铁3C 标重叠隧道施工中的小导管注浆技术总结，希对以后类似工程提供有益参考。
关键词：浅埋 暗挖 重叠隧道 小导管 注浆
一、引言：
随着城市地下工程的迅速发展，原有的城市建设及有限的地下空间势必会影响地下工程的设计、施工。小导管注浆技术在3C 标浅埋重叠隧道施工中广泛运用于超前预注浆，下沉托换桩跟踪抬升注浆，隧道易坍塌段施工，锁脚、系统锚管注浆等，取得了良好地效果，有效地解决地表沉降，桩基下沉、隧道防坍等技术难题，其成功运用必将为重叠隧道在国内城市地下工程施工中的推广应用打下坚实基础，也为解决新世纪城市地下工程建设中如何保护好施工环境及沿线既有建筑物，占用更少的地下空间开创了新思路。
二、工程概况：
深圳地铁一期工程3C 标暗挖区间隧道位于国贸——老街区间北段，全长155.30m ，埋深12~16m，开挖断面6.8m （宽）×13.2 m（高），2.9%单向纵坡单洞双层重叠隧道。隧道上覆第四系全新统人工堆积层、海冲积层及第四系残积层，洞身穿越残积土层、全风化及强风化，基本上属Ⅰ—Ⅱ类围岩，围岩遇水软化，自稳性较差且穿越F4 、F4＇断层破碎带（详见地质纵剖面图）。
施工范围内地下水丰富、主要为孔隙潜水，基岩裂隙水及断层带水，地下水位位于地表下1.20~3.00m，主要补给来源为大气降水及地下河水。隧道采用矿山法分上下四个台阶开挖施工，复合式衬砌结构，初期支护为锚喷网+格栅钢架，二次衬砌为50cm 厚C 25S 8防水钢筋砼，PVC 全包防水，辅助支护措施为拱部φ76自进式中空注浆管棚，边墙为φ42超前注浆小导管，R 25/4中空注浆锚杆。隧道施工技术难度大，周边环境极其复杂，需穿过百货广场、深南东路、华中国际洒店（隧道施工前已对两建筑部分桩基进行了托换）; 隧道上部地下各种管线、管道纵横交错，对施工要求极高。
三、小导管注浆技术在隧道中的应用：
a ． φ42小导管超前预注浆
原设计在隧道拱部设φ76自进式中空注浆钢管棚，环向间距0.3m ，纵向6m 一环，每根长度8.0m ；在墙顶以下6m 范围布φ42超前注浆小导管，单根长4.5m ，纵向3.0m 一环。后考虑到施工的方便及经济性，将超前预注浆全部优化设计为φ42小导管注浆，单根长5.0m ，纵向3m 一环，环向间距30cm ，注CS 双液浆。
超前小导管注浆工艺流程图
1、小导管制作：
小导管采用φ42热轧无缝钢管、壁厚3mm ，单根长5.0m ，加工时先将一端管口5cm 长用氧焊割成锯齿状，打拢密封焊缝成一锥形（止浆且方便顶入），然后用3mm 钻花在铣钻床上钻孔，梅花型30cm 间距，管尾端1m 不钻孔。再用8mm 平钻花在小孔处铣1.5mm 厚大孔眼，在孔眼靠锥形端涂半圈“哥俩好胶水”贴上薄金属片（用废易拉罐加工），最后用2cm 宽透明胶带逐孔缠绕一圈即可。此种加工方式在软土隧道中不会堵塞溢浆孔、不易窜浆、分段注浆效果好。
小导管加工制作流程图
2、注浆机具及浆液配制
隧道注浆施工中采用KBY ——80/45型往复式双液注浆泵，高压胶管输浆管路，卡扣式活接头；水泥浆采用立式搅拌机现场自制，水玻璃由浓浆液在储浆桶中加水搅拌稀释。注浆时水泥、水玻璃浆液由两台吸浆泵按体积比吸入注浆机混合器通过输浆管输入注浆芯管，浆液靠压力冲开溢浆孔注入地层。注浆芯管由止浆橡胶头、芯管、套管、十字型丝卡扣组成，现场自制，可实现后退式分段注浆工艺。根据区间隧道实际地质情况，小导管间距及注浆扩散半径，结合现场实验最终确定了小导管注浆参数： 注浆方式：后退式分段注浆； 注浆机理：渗透注浆； 浆液： 水泥、水玻璃双液浆； C ：S=1：1；
水灰比： 1：1 ； 水玻璃浓度：模数2.4，35Be ； 缓凝剂N a2HPO 4掺量：2~3%； 胶凝时间：50~60S； 注浆量：80L/M/根； 注浆压力：1.0~1.5MPa；
水泥浆采用缓凝剂的加料顺序为：水→缓凝剂溶液→水泥、搅拌时间约为5~8min，放置时间不超过3min 。
3、钻孔及导管安设
钻孔设备采用YT —28型气腿式风钻，钻孔保证顺直，不出现弯曲和塌孔等。成孔后将小导管沿孔方向插入，必要时人工手持风镐顶入，管尾外露30~40cm长。钻孔的角度、方向及孔眼间距将直接影响注浆止水及预支护效果:角度过小会造成掌子面最前方导管侵限，割除导管不仅工作量大而且破坏了钢管预支护效果，角度过大则导管下方扰动三角区域土体加大，三角区极易坍塌、造成超挖及初支背后空洞；孔眼间距过大达不到
止水效果，间距过小造成浆液浪费。施工中采取的具体控制措施为：a. 每循环在进行超前小导管施工前，对掌子面最前方两榀钢格栅只喷初支一半厚（15cm ）砼，以利于观察调整钻孔方向及角度。b. 小导管施工时由传统穿一榀钢架调整为穿两榀钢架，确保外插角不大于100（见图）。C. 加大现场技术管理力度，严格控制导管间距及方向。
4、止浆墙封闭：
依据掌子面渗水量大小及围岩自稳情况，喷8~10cm厚C 20早强砼，必要时局部挂网。喷混凝土前、用纸或棉纱将管口堵塞，防止混凝土对管口造成堵塞；待喷浆后4~5小时，混凝土达到一定强度后方可注浆，以防强度不够造成止浆墙止浆失败，漏浆严重。
5、注浆
注浆前除准备好注浆设备，浆液及连通输浆管路外，还应先将管尾端风镐顶入过程中破坏段用氧焊割除并将新割管口端适当撬大，以防注浆芯
管橡胶止浆塞插入困难。超前注浆中的几点关键技术措施:①注浆前对管路打水试验，调好压力表，先放水泥浆泵再放水玻璃泵，以防堵管。②注浆采取分段后退式注浆工艺，定量注浆，注浆步距0.5m ，这样可以有效地减少地层不均一性对注浆效果的影响。③注浆顺序为自两侧拱脚跳孔向拱顶方向施工，然后以同样顺序注二序孔。④胶凝时间控制在40~60s，以防浆液随地下水流失过远造成止水效果不佳。⑤在注浆过程中，每段注浆完成后应迅速移动一个步距注浆芯管，防止堵管。⑥单孔浆结束后应迅速用棉纱封塞管口，并打水冲洗管路及注浆芯管，然后移至下一孔施工。⑦隧道在穿越深南路段围岩自稳性极差、裂隙水发育开挖面极易坍塌、进度迟缓，后根据实际情况，改为全断面注浆方式，得以顺利通过深南路段。
单孔注浆工艺流程图
b. 抑制托换桩下沉的小导管跟踪注浆工艺。
隧道在穿越百货广场段施工中，造成隧道左侧一托换新桩（桩径2.0m ，桩心距隧道开挖轮廓线外3.0m ，桩底距隧道底部约2m 位置）持
续下沉，累计已达到警界值、为有效快速扭转局面，控制该桩继续下沉采取了在该桩底部密布7根5.0m 长φ42小导管，依据监测结果分两次（先注4根，后注3根）对桩底部进行跟踪注浆(以浆液补充地下水流失, 压缩固结含水地层增加其承载能力) ，最终使该桩上抬2mm ，总下沉量控制在了警界范围内。注浆中的几点关键技术：a. 注浆压力调整为2.0~2.5MPa,注浆量依据监测结果加大, 其它注浆参数同超前预注浆;b. 为避免注浆过程中压力，浆量过大造成隧道初支破坏, 该7根注浆管只在前端3.5米范围布溢浆孔;c. 注浆分两次进行，先四后三、依据第一次注浆后监测情况调整第二次注浆压力及注浆量;d. 注浆小导管尾端与格栅钢架焊接牢固，对桩基起一定的悬挑作用。
c. 四台阶坍塌段处理小导管注浆
在隧道第四台阶开挖进入深南路段附近时，左侧边墙开挖面然出现涌水、涌泥、流砂现象，导致第三台阶该部位初支背后形成50cm 宽空洞，掌子面也相继失稳（四台阶）。立即组织人员用砂袋封堵左侧及掌子面，停止了开挖及初支施工。在调整了开挖方法的前提下，结合小导管注浆，最终顺利通过了约15m 该坍塌段，具体施工步聚及方法为：
1、鉴于右侧围岩情况较好，改全断面开挖为右侧超前开挖，较左侧超前
2~3m。
2、将左侧改为上、下微台阶法开挖，（四台阶开挖高度约4.0m ），上部先
下部1.5m 左右。
3、左侧开挖前先从三台阶左侧拱脚处斜向下沿纵向打一排4.0m 长 φ42
注浆管，间距20~30cm；同时从三台阶左侧临时仰拱处向下打4.0m 长浆管, 间距40cm 、排距70cm 、加固掌子面开挖土体，防止掌子面失稳。
4、左侧上部微台阶初支施工完成后，亦从该处拱脚斜向下打2.0m 长注浆管、间距30cm ，以利用下半台阶开挖。
小导管注浆在该坍塌段处理中的作用及几点技术要点：
a. 从三台阶拱脚处所打4.0m 长注浆小导管，外插角在条件允许情况下应尽量小，最好不超过100且小导管在同一平面内，一方面保证止水效果，另一方面密布小导管可对侧面坍塌起抑制作用。
b. 小导管仍注水泥、水玻璃双液浆，增加注浆量至100L/M/根，并适当减短胶凝时间，确保注浆加固效果。
c. 下部2.0m 长注浆管是考虑到4.0m 长注浆管外插角不宜控制，起补充注浆、止水及加固下部开挖面及附近土体作用。
D. 系统、锁脚锚管注浆
原设计在隧道两侧设R25/4中空注浆锚秆，但鉴于隧道基本上为软岩隧道，后优化变更为φ42注浆锚管，并在每个拱脚部位增设2根3.5m 长锁脚锚管。系统锚管采用（3.5m 长）全管填充注浆，注浆量30~50L/根，CS 浆液；锁脚锚管注浆量：45L/根/M。
四、效果评价
小导管注浆技术在深圳地铁3C 标暗挖重叠隧道施工中作为主要的辅助施工措施，起到了很好地效果、不仅有效地控制了隧道及地表沉降、桩基下沉，对隧道防塌、涌泥、涌砂处理也起到了关键性作用。现3C 标重叠隧道一台阶已达到合同里程，四台阶也顺利通过深南路段（尚余40m ），地表沉降全部在30mm 以内，拱顶最大沉降不超过50mm ，建筑桩基、隧道侧向收敛等均控制在规范允许范围，数据结果再次证明：小导管注浆技术在3C 标重叠隧道施工中是成功的，其作用是至关重要、不可替代的。
深圳地铁3C 标段浅埋暗挖重叠隧道小导管注浆技术
摘要：高边墙单洞双层重叠隧道施工在国内尚属首例，无成功经验借鉴。本文通过对深圳地铁3C 标重叠隧道施工中的小导管注浆技术总结，希对以后类似工程提供有益参考。
关键词：浅埋 暗挖 重叠隧道 小导管 注浆
一、引言：
随着城市地下工程的迅速发展，原有的城市建设及有限的地下空间势必会影响地下工程的设计、施工。小导管注浆技术在3C 标浅埋重叠隧道施工中广泛运用于超前预注浆，下沉托换桩跟踪抬升注浆，隧道易坍塌段施工，锁脚、系统锚管注浆等，取得了良好地效果，有效地解决地表沉降，桩基下沉、隧道防坍等技术难题，其成功运用必将为重叠隧道在国内城市地下工程施工中的推广应用打下坚实基础，也为解决新世纪城市地下工程建设中如何保护好施工环境及沿线既有建筑物，占用更少的地下空间开创了新思路。
二、工程概况：
深圳地铁一期工程3C 标暗挖区间隧道位于国贸——老街区间北段，全长155.30m ，埋深12~16m，开挖断面6.8m （宽）×13.2 m（高），2.9%单向纵坡单洞双层重叠隧道。隧道上覆第四系全新统人工堆积层、海冲积层及第四系残积层，洞身穿越残积土层、全风化及强风化，基本上属Ⅰ—Ⅱ类围岩，围岩遇水软化，自稳性较差且穿越F4 、F4＇断层破碎带（详见地质纵剖面图）。
施工范围内地下水丰富、主要为孔隙潜水，基岩裂隙水及断层带水，地下水位位于地表下1.20~3.00m，主要补给来源为大气降水及地下河水。隧道采用矿山法分上下四个台阶开挖施工，复合式衬砌结构，初期支护为锚喷网+格栅钢架，二次衬砌为50cm 厚C 25S 8防水钢筋砼，PVC 全包防水，辅助支护措施为拱部φ76自进式中空注浆管棚，边墙为φ42超前注浆小导管，R 25/4中空注浆锚杆。隧道施工技术难度大，周边环境极其复杂，需穿过百货广场、深南东路、华中国际洒店（隧道施工前已对两建筑部分桩基进行了托换）; 隧道上部地下各种管线、管道纵横交错，对施工要求极高。
三、小导管注浆技术在隧道中的应用：
a ． φ42小导管超前预注浆
原设计在隧道拱部设φ76自进式中空注浆钢管棚，环向间距0.3m ，纵向6m 一环，每根长度8.0m ；在墙顶以下6m 范围布φ42超前注浆小导管，单根长4.5m ，纵向3.0m 一环。后考虑到施工的方便及经济性，将超前预注浆全部优化设计为φ42小导管注浆，单根长5.0m ，纵向3m 一环，环向间距30cm ，注CS 双液浆。
超前小导管注浆工艺流程图
1、小导管制作：
小导管采用φ42热轧无缝钢管、壁厚3mm ，单根长5.0m ，加工时先将一端管口5cm 长用氧焊割成锯齿状，打拢密封焊缝成一锥形（止浆且方便顶入），然后用3mm 钻花在铣钻床上钻孔，梅花型30cm 间距，管尾端1m 不钻孔。再用8mm 平钻花在小孔处铣1.5mm 厚大孔眼，在孔眼靠锥形端涂半圈“哥俩好胶水”贴上薄金属片（用废易拉罐加工），最后用2cm 宽透明胶带逐孔缠绕一圈即可。此种加工方式在软土隧道中不会堵塞溢浆孔、不易窜浆、分段注浆效果好。
小导管加工制作流程图
2、注浆机具及浆液配制
隧道注浆施工中采用KBY ——80/45型往复式双液注浆泵，高压胶管输浆管路，卡扣式活接头；水泥浆采用立式搅拌机现场自制，水玻璃由浓浆液在储浆桶中加水搅拌稀释。注浆时水泥、水玻璃浆液由两台吸浆泵按体积比吸入注浆机混合器通过输浆管输入注浆芯管，浆液靠压力冲开溢浆孔注入地层。注浆芯管由止浆橡胶头、芯管、套管、十字型丝卡扣组成，现场自制，可实现后退式分段注浆工艺。根据区间隧道实际地质情况，小导管间距及注浆扩散半径，结合现场实验最终确定了小导管注浆参数： 注浆方式：后退式分段注浆； 注浆机理：渗透注浆； 浆液： 水泥、水玻璃双液浆； C ：S=1：1；
水灰比： 1：1 ； 水玻璃浓度：模数2.4，35Be ； 缓凝剂N a2HPO 4掺量：2~3%； 胶凝时间：50~60S； 注浆量：80L/M/根； 注浆压力：1.0~1.5MPa；
水泥浆采用缓凝剂的加料顺序为：水→缓凝剂溶液→水泥、搅拌时间约为5~8min，放置时间不超过3min 。
3、钻孔及导管安设
钻孔设备采用YT —28型气腿式风钻，钻孔保证顺直，不出现弯曲和塌孔等。成孔后将小导管沿孔方向插入，必要时人工手持风镐顶入，管尾外露30~40cm长。钻孔的角度、方向及孔眼间距将直接影响注浆止水及预支护效果:角度过小会造成掌子面最前方导管侵限，割除导管不仅工作量大而且破坏了钢管预支护效果，角度过大则导管下方扰动三角区域土体加大，三角区极易坍塌、造成超挖及初支背后空洞；孔眼间距过大达不到
止水效果，间距过小造成浆液浪费。施工中采取的具体控制措施为：a. 每循环在进行超前小导管施工前，对掌子面最前方两榀钢格栅只喷初支一半厚（15cm ）砼，以利于观察调整钻孔方向及角度。b. 小导管施工时由传统穿一榀钢架调整为穿两榀钢架，确保外插角不大于100（见图）。C. 加大现场技术管理力度，严格控制导管间距及方向。
4、止浆墙封闭：
依据掌子面渗水量大小及围岩自稳情况，喷8~10cm厚C 20早强砼，必要时局部挂网。喷混凝土前、用纸或棉纱将管口堵塞，防止混凝土对管口造成堵塞；待喷浆后4~5小时，混凝土达到一定强度后方可注浆，以防强度不够造成止浆墙止浆失败，漏浆严重。
5、注浆
注浆前除准备好注浆设备，浆液及连通输浆管路外，还应先将管尾端风镐顶入过程中破坏段用氧焊割除并将新割管口端适当撬大，以防注浆芯
管橡胶止浆塞插入困难。超前注浆中的几点关键技术措施:①注浆前对管路打水试验，调好压力表，先放水泥浆泵再放水玻璃泵，以防堵管。②注浆采取分段后退式注浆工艺，定量注浆，注浆步距0.5m ，这样可以有效地减少地层不均一性对注浆效果的影响。③注浆顺序为自两侧拱脚跳孔向拱顶方向施工，然后以同样顺序注二序孔。④胶凝时间控制在40~60s，以防浆液随地下水流失过远造成止水效果不佳。⑤在注浆过程中，每段注浆完成后应迅速移动一个步距注浆芯管，防止堵管。⑥单孔浆结束后应迅速用棉纱封塞管口，并打水冲洗管路及注浆芯管，然后移至下一孔施工。⑦隧道在穿越深南路段围岩自稳性极差、裂隙水发育开挖面极易坍塌、进度迟缓，后根据实际情况，改为全断面注浆方式，得以顺利通过深南路段。
单孔注浆工艺流程图
b. 抑制托换桩下沉的小导管跟踪注浆工艺。
隧道在穿越百货广场段施工中，造成隧道左侧一托换新桩（桩径2.0m ，桩心距隧道开挖轮廓线外3.0m ，桩底距隧道底部约2m 位置）持
续下沉，累计已达到警界值、为有效快速扭转局面，控制该桩继续下沉采取了在该桩底部密布7根5.0m 长φ42小导管，依据监测结果分两次（先注4根，后注3根）对桩底部进行跟踪注浆(以浆液补充地下水流失, 压缩固结含水地层增加其承载能力) ，最终使该桩上抬2mm ，总下沉量控制在了警界范围内。注浆中的几点关键技术：a. 注浆压力调整为2.0~2.5MPa,注浆量依据监测结果加大, 其它注浆参数同超前预注浆;b. 为避免注浆过程中压力，浆量过大造成隧道初支破坏, 该7根注浆管只在前端3.5米范围布溢浆孔;c. 注浆分两次进行，先四后三、依据第一次注浆后监测情况调整第二次注浆压力及注浆量;d. 注浆小导管尾端与格栅钢架焊接牢固，对桩基起一定的悬挑作用。
c. 四台阶坍塌段处理小导管注浆
在隧道第四台阶开挖进入深南路段附近时，左侧边墙开挖面然出现涌水、涌泥、流砂现象，导致第三台阶该部位初支背后形成50cm 宽空洞，掌子面也相继失稳（四台阶）。立即组织人员用砂袋封堵左侧及掌子面，停止了开挖及初支施工。在调整了开挖方法的前提下，结合小导管注浆，最终顺利通过了约15m 该坍塌段，具体施工步聚及方法为：
1、鉴于右侧围岩情况较好，改全断面开挖为右侧超前开挖，较左侧超前
2~3m。
2、将左侧改为上、下微台阶法开挖，（四台阶开挖高度约4.0m ），上部先
下部1.5m 左右。
3、左侧开挖前先从三台阶左侧拱脚处斜向下沿纵向打一排4.0m 长 φ42
注浆管，间距20~30cm；同时从三台阶左侧临时仰拱处向下打4.0m 长浆管, 间距40cm 、排距70cm 、加固掌子面开挖土体，防止掌子面失稳。
4、左侧上部微台阶初支施工完成后，亦从该处拱脚斜向下打2.0m 长注浆管、间距30cm ，以利用下半台阶开挖。
小导管注浆在该坍塌段处理中的作用及几点技术要点：
a. 从三台阶拱脚处所打4.0m 长注浆小导管，外插角在条件允许情况下应尽量小，最好不超过100且小导管在同一平面内，一方面保证止水效果，另一方面密布小导管可对侧面坍塌起抑制作用。
b. 小导管仍注水泥、水玻璃双液浆，增加注浆量至100L/M/根，并适当减短胶凝时间，确保注浆加固效果。
c. 下部2.0m 长注浆管是考虑到4.0m 长注浆管外插角不宜控制，起补充注浆、止水及加固下部开挖面及附近土体作用。
D. 系统、锁脚锚管注浆
原设计在隧道两侧设R25/4中空注浆锚秆，但鉴于隧道基本上为软岩隧道，后优化变更为φ42注浆锚管，并在每个拱脚部位增设2根3.5m 长锁脚锚管。系统锚管采用（3.5m 长）全管填充注浆，注浆量30~50L/根，CS 浆液；锁脚锚管注浆量：45L/根/M。
四、效果评价
小导管注浆技术在深圳地铁3C 标暗挖重叠隧道施工中作为主要的辅助施工措施，起到了很好地效果、不仅有效地控制了隧道及地表沉降、桩基下沉，对隧道防塌、涌泥、涌砂处理也起到了关键性作用。现3C 标重叠隧道一台阶已达到合同里程，四台阶也顺利通过深南路段（尚余40m ），地表沉降全部在30mm 以内，拱顶最大沉降不超过50mm ，建筑桩基、隧道侧向收敛等均控制在规范允许范围，数据结果再次证明：小导管注浆技术在3C 标重叠隧道施工中是成功的，其作用是至关重要、不可替代的。