《此文章摘录自北京市城德建设工程有限公司技术交流版块》
—北京城市铁路14标段区间隧道通过建（构）筑物底的加固—
崔志杰1 惠丽萍1 王志德2 曾湘德2 王荣权2
(1.北京市城建设计研究院，北京 100037)
(2.北京市城德建设工程有限公司 ，北京 100029)
摘 要：文章介绍了北京城市铁路14标段区间隧道右线通过建材大厦东侧拱形门头和空调冷却塔地下时 ，采用旋喷桩墙和二重管无收缩浆液注浆施工技术 ，保证了建（构）筑物的安全，保证了工期。
关键词 ：旋喷桩 ；防渗；二重管 ；注浆；加固；安全
1 工程概况
北京城市铁路14标段里程K39 + 302.59 ~ K39 + 482.817区间隧道段在建材大厦主楼东侧的地下通过，其右线隧道穿过大厦东门厅拱形门头和空调冷却塔的基础下面。采用浅埋暗挖方法施工，平面位置见图1 。隧道结构为双连拱断面 ，中洞法施工，即先施作中洞 ，再施作左右边洞 ，最后形成双连拱断面 。由于此段地层回填土较厚 ，且土质较松散 ，因此施作中洞时造成建材大厦东门厅拱形门头和空调冷却塔不均匀下沉 ，下沉量为4 mm ~14mm，造成了为了门头和冷却塔基础的局部倾斜。为保障建（构）筑物的安全和正常使用 ，进行了综合保护和土层加固处理。
该工程综合保护和土层加固处理的范围及工艺和技术为：
a .对建材大厦主楼的保护 ，即在主楼和区间隧道之间施作挡土防渗墙，避免因隧道开挖施工造成大楼基础地基土流失而影响大厦的安全。挡土防渗墙采用高压旋喷注浆工法。
b .大厦东门厅拱形门头钢拱脚基座及侧墙条形基础地基加固顶升 ，使已下沉的拱形门头抬高，满足规范要求 。同时对地基加固，以保证区间隧道开挖贯通时基础的稳定。地基加固及顶升采用二重管无收缩浆液注浆施工技术
c.冷却塔的基础地基加固及顶升 ，采用二重管无收缩浆液注浆施工技术。
2 场地工程地质 、水文地质条件
该场地地层由人工堆积层和第四纪沉积层组成，现分述如下 ：
2.1人工堆积层 ：(本场区填土的最大厚度为7.0 m)
素填土①层：主要为粘质粉土和粉质粘土，暗褐黄色~黄褐色 ，可塑~软塑 ，夹薄层砂卵石填土，含少量灰渣及腐植物；
杂填土①1层 ：杂色，松散，主要成分为砖块、灰渣 、碎石 、建筑垃圾，局部为残留水泥路面 。
2 . 2 第四纪沉积层：
粘质粉土、粉质粘土③层：褐黄色~黄褐色 ，湿~饱和，可塑~硬塑 ，含云母、氧化铁等；
重粉质粘土③1层：褐黄色~棕黄色，湿，可塑，呈透镜体分布 ，含氧化铁 ；
砂质粉土③2层：褐黄色~黄褐色，饱和 ，硬塑，呈透镜体分布，含氧化铁及少量砂粒 ；
粉细砂③5层 ：褐黄色，密实，饱和；该层层底标高为25.99 ~28.37 m。
2.3 地下水 ：
上层滞水：实测水位标高为35.65 ~38.59 m，水位埋深为2.5 ~6.35 m，赋存于杂填土①1层 、素填土①层 、粘质粉土、粉质粘土③层，主要补给来源为大气降水。
潜水：实测水位标高为37.29 ~35.04 m，水位埋深2.98 ~7.54 m，赋存于粉细砂③5层。
3 高压旋喷挡土防渗桩墙设计和施工
3.1设计
沿建材大厦全长，即里程K39 + 302.59~K39 + 482.817段，在大厦与城铁区间隧道之间施作挡土防渗墙，墙长约157.6 m. 。采用双排高压旋喷咬合桩构成墙。桩径φ500 mm ，桩顶标高37.000 m ，桩端标高29.000 m，旋喷桩长8.0 m，桩间距450 mm，排间距346 mm，呈梅花形排列，设计总桩数638根，形成宽0.89 m，高8.0 m， 长157.6 m的挡土防渗桩墙根据地下市政管线分布情况，桩墙位置最终确定在污水沟与热力管线之间，考虑地下市政管线的具体情况，桩墙位置可略作调整，但必须连续，不得中断 。见图2。
3.2 施工
(1)主要设备
该工程共投入两台套旋喷设备，主要机械设备见表1。
(2)施工工艺及主要技术参数
采用二重管高压旋喷工艺，选用PO32 .5普通硅酸盐水泥 ，根据现场试喷实验后决定主要有效参数：
①高压水：压力P = 20 Mpa ~ 25 Mpa， 水量Q =60 L/ min ~70 L/ min 。
②压缩空气：压力P = 0.5Mpa ~ 0.7 Mpa ，风量Q =0.8 m3 / min ~1.0 m3 / min；
③浆液：压力P = 0.5Mpa ~ 0.7 Mpa；浆液比重 1.65 ~ 1.67 。
④提升速度：15 cm / min ~20 cm/
min。
⑤旋转速度：16r / min 。
(3)施工工艺
①流程图(见图3)
② 施工顺序
a .定位放线
按设计要求放线定孔位，反复量测孔距，误差不大于5cm，并准确测量孔口地面高程 。应经甲方 、设计 、监理多方核验认可 。
b .钻孔
采用XXY-100型钻机钻进，泥浆护壁。钻进过程中，须随时注意观察钻机的工作情况 ，钻孔垂直度偏差控制在0.5 % 范围内 。
c.下喷射管
将高喷台车移至孔口，先进行地面试喷以调整喷射压力 。为防止水嘴和气嘴堵塞 ，下管前可用胶布包扎 。下喷射管至设计喷射深度。
d.制浆
按设计要求制备浆液，并准确测量浆液比重 。高喷灌浆采用PO 32.5普通硅酸盐水泥。根据地层条件 ，可以利用回浆与水泥料混合拌制水泥浆液 ，根据灰浆浆液比重适当调整水泥加入量。浆液比重控制在1.65~1.67 。
e.喷射提升
喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的水、气 、浆。待浆液冒出孔口后，即按设计的提升速度 、旋转速度，自下而上开始喷射 、旋转 、提升 ，到设计的终喷高度停喷，并提出喷射管。
f.回灌
喷射灌浆结束后，应利用水泥浆进行回灌，直到孔内浆液面不下沉为止。
g.冲洗
喷射结束后，应及时将管道冲洗干净，以防堵塞。
(4)高压旋喷挡土防渗桩墙注浆孔位布置(见图4)
(5)特殊情况处理
孔口不返浆时，查明原因停止提升喷射管，通过停喷、静喷、或加大浆液稠度，多次反复直至返浆。因停电、机械事故而停喷继续开喷时，应将喷射管下插50 cm，以保证桩墙的连续性 。
(6)完成工作量
施工期间 ，实施两机组同时作业。其中，1#机组成桩299根，2#机组成桩339根，总成桩638根。累计完成旋喷桩5104延米 ，上部引孔空钻孔累计4083延米。水泥用量为1914 t，泥浆外运9856 m3。
3.3工程质量评述
将先期施作的旋喷桩顶作至地表 ，作为质量检查试验桩。从开挖情况看，旋喷桩桩径为600 mm ~700mm。两排旋喷桩构成的挡土止水墙厚为950 mm ~1050 mm。由于墙身为水泥与土混合的固结体 ，其强度和密实性比原土有较大提高，能满足挡土防渗保护建（构）筑物的要求。
4 二重管无收缩浆液注浆加固设计和施工
4.1设计
(1)拱形门头基础地基加固及基础顶升(见图片1)
拱形门头基础地基加固范围为 ：南、北两侧上顶宽4.3 m ，下底宽6.5m ，深6.5 m，长13.0 m。东侧上顶宽1.5 m，下底宽3.5 m ，深4.5 m，长24.7 m，见图5 、图6 。基础顶升允许倾斜度3 ‰ ，区间隧道开挖贯通时，基础沉降控制在5 mm以内 。
(2)空调冷却塔基础地基加固和顶升(见图片2)
空调冷却塔基础地基加固范围为：每侧宽出基础边线0.5 m，即宽5.7 m，长33.5 m，深3.5 m ，见图7 。加固后的地基应满足地下区间隧道开挖通过时，变形控制在规范允许范围。
4.2施工工艺的选择
该工程主要以改变土层的密实度、渗透性及抗压强度为目的，使基础下土层增加粘结性及抗压强度，从而稳固地基和基础 ，保护建（构）筑物。同时，采用二重管无收缩双液垂直与倾斜回抽注浆相结合的施工工艺 ，通过注浆方向、注浆压力 、注浆量的控制，实施动态注浆，即根据建（构）筑物不均匀下沉的具体情况和区间隧道开挖时建（构）筑物的地基变形情况，调整注浆参数 ，达到顶升已沉降的基础，控制其沉降量及沉降差的目的。该工艺采用两种浆液（A液和B或C液），浆液无收缩，对土层有较强的渗透作用和固结作用。施作时采用电子监控手段，可根据需要定压 、定向、定量施作 ，亦可以调节凝结时间。经过几年的工程实践，积累了成功的施工经验。目前，此工艺已成为先进的、成熟的工艺。
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表2 双重管无收缩双液注浆主要设备 |
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序号 |
设备名称 |
型号 |
功率(kw) |
数量 |
用途 |
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1 |
钻机 |
ZJ1500/2000 |
15 |
6 |
钻孔 |
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2 |
双液注浆泵 |
SYB-60/5 |
7.5 |
6 |
注浆 |
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3 |
立式双层搅拌器 |
SJB-300*2 |
3 |
2 |
搅拌灰浆 |
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4 |
电焊机 |
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30 |
1 |
电焊 |
4.3施工
(1)施工主要设备
该工程施工共投入六台套注浆设备，主要机械设备见表2。
(2)注浆材料
注浆材料特性：对地下水而言，不易溶解；对不同地层 ，凝结时间可调节 ；对含砂层能控制渗透距离 。
注浆材料配比 ：
A 液：水:水玻璃 = 0.65 : 1
C 液：水:水泥: H剂 : C剂
= 1:0.44:0.0168:0.0032
(3)注浆加固施工工序
钻注浆孔 —→ 注入浆液 —→ 每一注浆孔完成后、拔出注浆管 、封堵注浆孔 —→ 进入下一注浆孔施工。
(4)注浆压力
综合考虑注浆目的和结构所能承受的压力 ，施工时注浆压力一般控制在0.3 Mpa ~ 0.6 Mpa。
4.4 注浆孔布置
(1)东侧门厅拱形门头基础地基加固注浆孔布置见图8 ，注浆孔纵向间距1.0 m ~1.2 m 。孔位布置避开市政管道。
注浆顺序为先垂直后斜向。垂直孔注浆后首先在基础周围形成帷幕 ，防止斜孔注浆时浆液外泄，保证注浆范围和质量。
(2)空调冷却塔基础地基加固注浆孔布置见图9。孔位布置避开市政管道。
4.5 注浆施工监测及结果
鉴于该工程注浆处理的特殊性，根据施工进度对在施段跟综监测 ，对注浆技术参数随时进行调控。
先期注浆施工的东侧门厅拱形门头，共布设观测点14个。2002年1月5日施工进场开始监测，观测数据显示，除控制其下沉外，截止到2月15日，门厅拱形门头整体平均抬高16 mm，最大值为21.7 mm 、最小值为2.7 mm。各观测点均高于初始值，注浆抬高效果明显。冷却塔共布设观测点13个 ，整体抬高明显，最大抬高值为31.3 mm、最小抬高值为1.5 mm ，仅有一个点未抬起，但也满足设计提出–5 mm的要求。
区间隧道开挖贯通时进行了沉降观测 ，观测结果见表3 ，观测点布置见图10 。
4.6完成工作量及工期
施工期间，共完成注浆孔218根 ，合1526延米 ；共耗水泥250 t ，水玻璃877 t 。总工期为48 d。
5 综合施工质量评价
该工程是通过注浆工艺对浅埋暗挖地下隧道施工通过较弱地层综合处理的一个典范。即采用咬合旋喷桩在隧道与建筑物基础间形成挡土防渗墙，以解决因施工扰动引起建（构）筑物地基土松散、流失危及安全 。又采用二重管无收缩双液注浆，实现较大基础的加固、稳定和顶升纠偏等。同样是注浆施工 ，由于其施工工艺的不同，注浆材料的不同 ，施工技术参数的不同，产生了对地基土不同作用，达到了不同的综合处理和地基加固的目的。
旋喷桩施工的挡土防渗墙和二重管无收缩双液注浆施工的地基加固，都极好地满足了设计要求，达到了预期的目的 。建材大厦及其东门厅拱形门头、空调冷却塔得以保护。该段区间隧道于2002年2月25日顺利贯通。
