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摘要：笔者结合多年来的工作经验，主要对地铁工程施工端头加固的相关问题进行了分析，阐述了管棚施工及袖阀管注浆等施工工艺及流程，仅供参考。
关键词：端头加固 管棚水平袖阀管注浆
一、工程概况
车站为该标段的一中间车站，位于某市两条主干道交叉口的西南角, 呈东西走向。车站主体设计总长165.8m、标准段宽22.5m。区间施工的盾构机需要过站，其车站主体基坑端头需要进行必要的加固，以确保施工安全和周边环境安全。车站东端头紧邻较繁华路段，地下重要管线众多难以改迁、周边交通繁忙疏解困难，地表加固方案难以实现。
二、端头加固的必要性
1、地质详勘揭露地层条件差，详勘受场地限制密度不够
根据车站地质详勘资料，车站东端头地质情况详见图1
图1 车站主体基坑东端地质剖面图
2、施工部位处于岩溶发育区，地层隐患较大
3、周边环境重要，不允许出现地面较大的沉降
鉴于以上条件，车站东端头在盾构二次始发前必须进行地层加固，以保证地层稳定，确保盾构施工安全和周边环境安全。
三、原设计方案简述及施工难点
1、施工方法及参数
根据设计图纸，车站东端头采用直径为800mm的双管旋喷桩加固。旋喷桩咬合150mm，桩心间距为650mm。第一排旋喷桩与车站围护结构连续墙咬合150mm，加固范围沿隧道方向为6m，加固宽度为隧道边线外3m，加固深度为洞身上方和底板下各为3m，旋喷钻孔总长为19.3m，其中实桩长为12m，空桩长为7.3m，共计施工旋喷桩380根，实桩长4560m，空桩长2786m。
2、施工难点
（1）不拆迁管线和不占道加固施工时，加固范围较小，加固效果难以保证
（2）拆除管线加固时，管线众多、拆迁困难、拆迁工期较长、总体工期难以保证。
（3）周边交通繁忙、交通疏解困难
四、建议方案简述及施工特点
1、施工方法及参数
鉴于车站东端头存在管线众多难以改迁、交通繁忙疏解困难等特点，而施工方的盾构机始发在即，车站已经完成部分主体结构施工，总体工期压力极大，为此，根据我单位的施工经验，建议采用车站内水平加固东端头地层，以确保盾构二次始发时的施工安全和周边环境安全。
车站内水平加固采用超前长管棚注浆和水平袖阀管全断面注浆相结合的方式。
（1）超前注浆长管棚：超前注浆长管棚采用φ108无缝钢管，考虑到施工设备影响，在区间隧道上断面160°范圍内加固，管棚中轴线设计位于盾构施工钢环外250mm，加固长度为车站围护结构连续墙外10m，管棚环向间距400mm，外插角1度，每个洞口共26根钢管，总计52根钢管。管棚注浆采用水泥-水玻璃双液浆，最后用水泥砂浆填充钢管。管棚钢管布置设计见图2、图3。
（2）袖阀管注浆：
因车站东端结构底板已经施工，侧墙施工缝留在底板上600mm处，考虑到洞口防水需要，袖阀管注浆设计主要在在盾构施工钢环内布置，隧道顶部和底部在钢环外加强。袖阀管采用φ45PVC规格，施工时采用后退式分段注浆。
袖阀注浆管按照隧道轮廓线环向布置，周边孔距离长管棚800mm，注浆孔环间距800mm、环向间距800mm。下半断面周边孔外插角10°、二圈孔外插角5°，其它部位外插角0°。周边孔及二圈孔注浆采用水泥-水玻璃双液浆，其它部位注浆采用水泥单液浆。袖阀注浆管布置设计见图2、图3。
2、施工条件
目前车站围护结构施工已经完成，东端头分区一已经完成底板施工，侧墙和站厅板正在施工，具备从车站进行地层加固的条件。
图2 车站主体基坑东端地层加固横断面图
3、施工的配合条件
根据水平加固方案，结合车站的设计概况，为能够实施本方案，存在以下几个方面的设计变更配合：
（2）隧道中线部位站厅层板留孔洞
由于长管棚施工设备顶部需要至少600mm工作空间，而管棚至站厅板的最近距离仅有410mm（见图5），为了确保管棚能够按设计轮廓线施工，需要在隧道中线位置的站厅板预留一4800×3000mm的孔洞，待管棚施工完成后再行封堵。因预留孔洞，增加暗梁ZAL1两条、ZAL2两条和ZAL3四条。
（3）防水补强
因长管棚导向管穿过结构防水层和结构砼墙，穿墙管部位为防水薄弱点，需要参照穿墙管的防水做法做好该部位防水。
图3 车站主体基坑东端地层加固纵断面图
4、主要工作量
增加的主要工作量见下表汇总。
水平加固工程量统计表
5、施工工艺简述
（1）总体施工工艺流程
施工准备→测量放线→管棚钻孔施工→管棚注浆施工→袖阀管注浆钻孔和安管→分序注浆→加固效果检查→施工结束。
（2）主要项目施工顺序及施工要点
A 、超前管棚施工
①钻孔
钻孔施工遵从如下步骤及工艺要求：
a.根据设计孔位测量放线定出每个钻孔的孔位，孔位偏差不得大于2cm。
b.钻机就位后，利用垂球结合水平尺检查钻机及钻杆倾斜度。在施工时应严格按照设计倾斜角度和钻孔深度进行施工。
c.钻孔间隔进行，每个钻孔完成后立即下管、注浆，以免发生漏水现象。
d.砂层部位采用跟管方式钻孔。
e.必须做好钻孔施工详细记录，以指导后期注浆施工参数。
②下管
管棚钢管采用钻机顶进，如遇故障，须重新清孔后再将钢管顶入。地质条件较差时，顶管应及时、快速，以保证钻孔稳定时将管子送至孔底，防止时间过长造成塌孔而影响顶管。
钢管采用Ф108×5mm热轧无缝钢管，节长分1.3、1.5、2.8和3.0m四种规格，装配式相邻两根管棚接口不能在同一截面上，靠基坑一侧钢管长度1.0m范围内不钻孔，管身其它部位梅花形布置注浆孔，孔直径为8mm，纵向眼距30cm，钢管管身均匀钻4排。钢管节间均采用公母旋扣联接，便于顺利下管或遇阻拔管。
③注浆材料与施工参数
注浆材料采用水泥－水玻璃双液浆，水泥用普通硅酸盐水泥；水玻璃浓度25Be＇。
注浆参数:水泥浆水灰比1：1，水泥浆：水玻璃=1：1（体积比），注浆压力控制在1.5MPa内。
④注浆施工
a.双浆液拌制
根据浆液配比设计参数准确配置水泥单液浆和水玻璃浆，分别放置在不同的浆桶内待用。
b.注浆
每钻完一孔便顶进一组注浆钢管，并及时注入水泥¬¬—水玻璃双液浆，注浆完成后，检查钢花管的注浆质量。为增强钢管刚度，注浆完成后可在钢管内注入30号水泥砂浆。注浆采用后退式注浆，每步距离为0.5m。
c.注浆结束标准
在注浆过程中，按注浆压力控制注浆，注浆终压1.5MPa，通过注浆压力控制每步距注浆效果,当注浆压力达到1.5Mpa时，须停止注浆。
B、袖阀管全断面注浆
①注浆孔布置
洞门钢环范围内注浆管采用PVC袖阀花管注浆，长度为围护结构外8m，布置间距为0.8m，注浆孔的具体布置形式详见图2和图3。
②注浆材料及施工参数
注浆材料采用水泥－水玻璃双液浆和水泥单液浆，水泥用普通硅酸盐水泥；水玻璃浓度25Be＇。
水泥浆水灰比1：1，水泥浆：水玻璃=1：1（体积比），注浆压力控制在1.5MPa内。
③注浆原理
袖阀注浆管为每节长4m、直径48mm的硬质塑料管，它是由钙塑聚丙烯制造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口。注浆管分为实管和花管两种，实管上未开设溢浆孔，花管上每环开有8mm的溢浆孔12个，每组小孔间距33cm。在溢浆孔外部紧紧地套着抗爆压力为4.5MPa的橡皮套，橡皮套在灌浆过程中起到逆止阀门的作用。
为防止橡皮套上下错位，可在橡皮套两边焊以定位环圈，其直径约5mm左右。袖阀管不应有较大的弯曲，其内壁必须圆滑，橡皮套应紧贴花管。注浆时采用双塞注浆芯管，通过注浆压力的使得两堵头与花管密贴，以达到分段注浆的效果。
④钻孔
选用XY-100型钻机，钻孔过程中采用泥浆循环护壁成孔，成孔后须立即清孔。
⑤泥浆配置
护壁泥浆采用膨润土干粉造浆，配置好的泥浆储存在泥浆罐内。配置泥浆性能指标：比重1.05～1.15g/cm3，粘度20～25s，含砂量<4%。
⑥安设注浆管
根据注浆要求，在连管口约1m部位用实管，其它部位用花管，注浆管底部加下闷盖；将实、花管根据要求连接后，沿钻孔下到钻孔底部。
⑦封堵管口止浆
管口0.8m范围（及围护结构连续墙范圍）用水泥砂浆填塞密实，以免浆液倒流，保证注浆效果。
⑧注浆
注浆采用KBY-50/70型双液注浆泵，根据钻孔顺序采用分区、跳跃钻孔和注浆。
注浆时注意以下事项:
a.开环时注水进行试验，以检查注浆管路是否正常和判断地层的吸浆能力等，并防止堵管。
b.注浆方式采取后退式分段注浆工艺，即在注浆带内由孔底自里向外进行注浆，每次注浆段长0.33 m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的注浆。
c.注浆过程中如需暂停注浆时，必须先将水泥浆管拿出放入清水桶中，并同时将注浆芯管提升0.4m，向孔内注清水后再停止注浆，这样既保持管路畅通，又保证注浆不受注水影响。
d.注浆过程中作好注浆工作记录表，注浆孔的注浆工作情况及注浆工序作业时间。注浆过程中随时分析和改进注浆作业；并且认真记录实际孔位、孔深、孔内地下物、涌水等，当与地质报告不符时，应采取补救措施。
⑨注浆结束标准
在注浆过程中，按注浆压力标准进行注浆控制，注浆终压1.5MPa。当注浆压力达到设计终压，持续时间不少于5分钟，即可结束注浆。
结语：进出洞端头加固是盾构施工中的重点，通过工程实践，该方案可应用于富水、含砂土层的加固，且特别适用于地表不具备加固条件及存在地下管线等情况。
参考文献：
（1）于书翰，杜谟远.隧道施工［M］.北京:人民交通出版社，2000
（2）郑 欣.地铁施工管理-隧道工程的管理［J］.航天工业科技周刊，2005（4）
（3）杨海鸿.砂卵石富水地层注浆加固技术［J］.山西建筑，2007，33（7）：333-334.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：端头加固 管棚水平袖阀管注浆
一、工程概况
车站为该标段的一中间车站，位于某市两条主干道交叉口的西南角, 呈东西走向。车站主体设计总长165.8m、标准段宽22.5m。区间施工的盾构机需要过站，其车站主体基坑端头需要进行必要的加固，以确保施工安全和周边环境安全。车站东端头紧邻较繁华路段，地下重要管线众多难以改迁、周边交通繁忙疏解困难，地表加固方案难以实现。
二、端头加固的必要性
1、地质详勘揭露地层条件差，详勘受场地限制密度不够
根据车站地质详勘资料，车站东端头地质情况详见图1
图1 车站主体基坑东端地质剖面图
2、施工部位处于岩溶发育区，地层隐患较大
3、周边环境重要，不允许出现地面较大的沉降
鉴于以上条件，车站东端头在盾构二次始发前必须进行地层加固，以保证地层稳定，确保盾构施工安全和周边环境安全。
三、原设计方案简述及施工难点
1、施工方法及参数
根据设计图纸，车站东端头采用直径为800mm的双管旋喷桩加固。旋喷桩咬合150mm，桩心间距为650mm。第一排旋喷桩与车站围护结构连续墙咬合150mm，加固范围沿隧道方向为6m，加固宽度为隧道边线外3m，加固深度为洞身上方和底板下各为3m，旋喷钻孔总长为19.3m，其中实桩长为12m，空桩长为7.3m，共计施工旋喷桩380根，实桩长4560m，空桩长2786m。
2、施工难点
（1）不拆迁管线和不占道加固施工时，加固范围较小，加固效果难以保证
（2）拆除管线加固时，管线众多、拆迁困难、拆迁工期较长、总体工期难以保证。
（3）周边交通繁忙、交通疏解困难
四、建议方案简述及施工特点
1、施工方法及参数
鉴于车站东端头存在管线众多难以改迁、交通繁忙疏解困难等特点，而施工方的盾构机始发在即，车站已经完成部分主体结构施工，总体工期压力极大，为此，根据我单位的施工经验，建议采用车站内水平加固东端头地层，以确保盾构二次始发时的施工安全和周边环境安全。
车站内水平加固采用超前长管棚注浆和水平袖阀管全断面注浆相结合的方式。
（1）超前注浆长管棚：超前注浆长管棚采用φ108无缝钢管，考虑到施工设备影响，在区间隧道上断面160°范圍内加固，管棚中轴线设计位于盾构施工钢环外250mm，加固长度为车站围护结构连续墙外10m，管棚环向间距400mm，外插角1度，每个洞口共26根钢管，总计52根钢管。管棚注浆采用水泥-水玻璃双液浆，最后用水泥砂浆填充钢管。管棚钢管布置设计见图2、图3。
（2）袖阀管注浆：
因车站东端结构底板已经施工，侧墙施工缝留在底板上600mm处，考虑到洞口防水需要，袖阀管注浆设计主要在在盾构施工钢环内布置，隧道顶部和底部在钢环外加强。袖阀管采用φ45PVC规格，施工时采用后退式分段注浆。
袖阀注浆管按照隧道轮廓线环向布置，周边孔距离长管棚800mm，注浆孔环间距800mm、环向间距800mm。下半断面周边孔外插角10°、二圈孔外插角5°，其它部位外插角0°。周边孔及二圈孔注浆采用水泥-水玻璃双液浆，其它部位注浆采用水泥单液浆。袖阀注浆管布置设计见图2、图3。
2、施工条件
目前车站围护结构施工已经完成，东端头分区一已经完成底板施工，侧墙和站厅板正在施工，具备从车站进行地层加固的条件。
图2 车站主体基坑东端地层加固横断面图
3、施工的配合条件
根据水平加固方案，结合车站的设计概况，为能够实施本方案，存在以下几个方面的设计变更配合：
（2）隧道中线部位站厅层板留孔洞
由于长管棚施工设备顶部需要至少600mm工作空间，而管棚至站厅板的最近距离仅有410mm（见图5），为了确保管棚能够按设计轮廓线施工，需要在隧道中线位置的站厅板预留一4800×3000mm的孔洞，待管棚施工完成后再行封堵。因预留孔洞，增加暗梁ZAL1两条、ZAL2两条和ZAL3四条。
（3）防水补强
因长管棚导向管穿过结构防水层和结构砼墙，穿墙管部位为防水薄弱点，需要参照穿墙管的防水做法做好该部位防水。
图3 车站主体基坑东端地层加固纵断面图
4、主要工作量
增加的主要工作量见下表汇总。
水平加固工程量统计表
5、施工工艺简述
（1）总体施工工艺流程
施工准备→测量放线→管棚钻孔施工→管棚注浆施工→袖阀管注浆钻孔和安管→分序注浆→加固效果检查→施工结束。
（2）主要项目施工顺序及施工要点
A 、超前管棚施工
①钻孔
钻孔施工遵从如下步骤及工艺要求：
a.根据设计孔位测量放线定出每个钻孔的孔位，孔位偏差不得大于2cm。
b.钻机就位后，利用垂球结合水平尺检查钻机及钻杆倾斜度。在施工时应严格按照设计倾斜角度和钻孔深度进行施工。
c.钻孔间隔进行，每个钻孔完成后立即下管、注浆，以免发生漏水现象。
d.砂层部位采用跟管方式钻孔。
e.必须做好钻孔施工详细记录，以指导后期注浆施工参数。
②下管
管棚钢管采用钻机顶进，如遇故障，须重新清孔后再将钢管顶入。地质条件较差时，顶管应及时、快速，以保证钻孔稳定时将管子送至孔底，防止时间过长造成塌孔而影响顶管。
钢管采用Ф108×5mm热轧无缝钢管，节长分1.3、1.5、2.8和3.0m四种规格，装配式相邻两根管棚接口不能在同一截面上，靠基坑一侧钢管长度1.0m范围内不钻孔，管身其它部位梅花形布置注浆孔，孔直径为8mm，纵向眼距30cm，钢管管身均匀钻4排。钢管节间均采用公母旋扣联接，便于顺利下管或遇阻拔管。
③注浆材料与施工参数
注浆材料采用水泥－水玻璃双液浆，水泥用普通硅酸盐水泥；水玻璃浓度25Be＇。
注浆参数:水泥浆水灰比1：1，水泥浆：水玻璃=1：1（体积比），注浆压力控制在1.5MPa内。
④注浆施工
a.双浆液拌制
根据浆液配比设计参数准确配置水泥单液浆和水玻璃浆，分别放置在不同的浆桶内待用。
b.注浆
每钻完一孔便顶进一组注浆钢管，并及时注入水泥¬¬—水玻璃双液浆，注浆完成后，检查钢花管的注浆质量。为增强钢管刚度，注浆完成后可在钢管内注入30号水泥砂浆。注浆采用后退式注浆，每步距离为0.5m。
c.注浆结束标准
在注浆过程中，按注浆压力控制注浆，注浆终压1.5MPa，通过注浆压力控制每步距注浆效果,当注浆压力达到1.5Mpa时，须停止注浆。
B、袖阀管全断面注浆
①注浆孔布置
洞门钢环范围内注浆管采用PVC袖阀花管注浆，长度为围护结构外8m，布置间距为0.8m，注浆孔的具体布置形式详见图2和图3。
②注浆材料及施工参数
注浆材料采用水泥－水玻璃双液浆和水泥单液浆，水泥用普通硅酸盐水泥；水玻璃浓度25Be＇。
水泥浆水灰比1：1，水泥浆：水玻璃=1：1（体积比），注浆压力控制在1.5MPa内。
③注浆原理
袖阀注浆管为每节长4m、直径48mm的硬质塑料管，它是由钙塑聚丙烯制造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口。注浆管分为实管和花管两种，实管上未开设溢浆孔，花管上每环开有8mm的溢浆孔12个，每组小孔间距33cm。在溢浆孔外部紧紧地套着抗爆压力为4.5MPa的橡皮套，橡皮套在灌浆过程中起到逆止阀门的作用。
为防止橡皮套上下错位，可在橡皮套两边焊以定位环圈，其直径约5mm左右。袖阀管不应有较大的弯曲，其内壁必须圆滑，橡皮套应紧贴花管。注浆时采用双塞注浆芯管，通过注浆压力的使得两堵头与花管密贴，以达到分段注浆的效果。
④钻孔
选用XY-100型钻机，钻孔过程中采用泥浆循环护壁成孔，成孔后须立即清孔。
⑤泥浆配置
护壁泥浆采用膨润土干粉造浆，配置好的泥浆储存在泥浆罐内。配置泥浆性能指标：比重1.05～1.15g/cm3，粘度20～25s，含砂量<4%。
⑥安设注浆管
根据注浆要求，在连管口约1m部位用实管，其它部位用花管，注浆管底部加下闷盖；将实、花管根据要求连接后，沿钻孔下到钻孔底部。
⑦封堵管口止浆
管口0.8m范围（及围护结构连续墙范圍）用水泥砂浆填塞密实，以免浆液倒流，保证注浆效果。
⑧注浆
注浆采用KBY-50/70型双液注浆泵，根据钻孔顺序采用分区、跳跃钻孔和注浆。
注浆时注意以下事项:
a.开环时注水进行试验，以检查注浆管路是否正常和判断地层的吸浆能力等，并防止堵管。
b.注浆方式采取后退式分段注浆工艺，即在注浆带内由孔底自里向外进行注浆，每次注浆段长0.33 m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的注浆。
c.注浆过程中如需暂停注浆时，必须先将水泥浆管拿出放入清水桶中，并同时将注浆芯管提升0.4m，向孔内注清水后再停止注浆，这样既保持管路畅通，又保证注浆不受注水影响。
d.注浆过程中作好注浆工作记录表，注浆孔的注浆工作情况及注浆工序作业时间。注浆过程中随时分析和改进注浆作业；并且认真记录实际孔位、孔深、孔内地下物、涌水等，当与地质报告不符时，应采取补救措施。
⑨注浆结束标准
在注浆过程中，按注浆压力标准进行注浆控制，注浆终压1.5MPa。当注浆压力达到设计终压，持续时间不少于5分钟，即可结束注浆。
结语：进出洞端头加固是盾构施工中的重点，通过工程实践，该方案可应用于富水、含砂土层的加固，且特别适用于地表不具备加固条件及存在地下管线等情况。
参考文献：
（1）于书翰，杜谟远.隧道施工［M］.北京:人民交通出版社，2000
（2）郑 欣.地铁施工管理-隧道工程的管理［J］.航天工业科技周刊，2005（4）
（3）杨海鸿.砂卵石富水地层注浆加固技术［J］.山西建筑，2007，33（7）：333-334.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。