一种多角度倾斜灌浆加固地铁隧道土体的施工方法与流程

本发明涉及建筑施工，特别是涉及一种多角度倾斜灌浆加固地铁隧道土体的施工方法。

背景技术：

1、随着城市建设的高速发展，在岩溶场地、软土地区的高层建筑和地下空间开发也大量涌现，桩基和基坑工程的施工引起地下水特别是岩溶水的频繁变化，或深厚花岗岩残积土场地地下水的抽排，导致地面塌陷、地基承载力不足，造成邻近已有建筑物特别是地铁隧道的不均匀沉降和变形的工程案例时有发生，如何确保已经发生病害的周边环境的安全特别是出现不均匀沉降后的地铁正常运营，也越来越受到人们重视。

2、目前的灌浆加固施工技术主要是采用钢管灌注混凝土、钢花管灌注水泥浆或袖阀管灌注水泥浆或双液浆等施工方法，在岩溶发育场地填充溶土洞和裂隙方面的运用普遍，技术较为成熟。但在已经出现不均匀沉降的建构筑物、特别是运营中的地铁隧道出现不均匀沉降场地，采用灌浆加固技术和材料还不成熟，目前多采用以水泥为主的无机材料灌浆，渗透性和有效填充率低，且具有收缩性，加上易受到可能存在流动岩溶水、地下暗河、松软土层的影响，灌浆加固土体的施工难度加大，容易出现加固效果不佳，灌浆加固过程中引起更大沉降，加固后地基承载力不满足设计要求，造成工期加长，浪费资源，增加造价。另外，因地铁隧道灌浆加固土体经验不足，往往直接对隧道进行注浆，或注浆的最高深度距隧道底较小，而不是对隧道底下土体进行注浆加固，极易出现因加固抬升过大引起地铁隧道结构或建构筑物结构损坏等质量安全问题。

3、因此，在连通流动的地下水、地下暗河、高承压基岩裂隙水、岩溶发育场地或松软土体场地，对于已发生病害的地铁隧道工程，为了保证地铁隧道的安全稳定，需要对地铁隧道下部及周边松散土体、岩溶、破碎带灌浆进行加固处理，降低隧道的继续变形风险，适当抬高地铁隧道至允许沉降范围，迫切需求一种更加有效的施工方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：如何加固地铁底部松软土体以确保对已发生不均匀沉降的地铁隧道底部土体的加固效果，有效保证地铁不均匀沉降。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多角度倾斜灌浆加固地铁隧道土体的施工方法，包括以下步骤：

3、s1、根据平面布置图进行垂直袖阀管灌浆孔(ⅰ、ⅱ序孔)和倾斜袖阀管灌浆孔(ⅲ、ⅳ序孔)的成孔施工，形成多角度灌浆体系；

4、s2、将袖阀灌浆管分别放入步骤s1制作好的垂直袖阀管灌浆孔和倾斜袖阀管灌浆孔中；

5、s3、按ⅰ序至ⅳ序孔的顺序依次在地铁隧道两侧对称进行灌浆，加固地铁隧道底部软弱土体；

6、s4、达到地铁隧道底土体加固强度要求，对垂直袖阀管灌浆孔和倾斜袖阀管灌浆孔进行封堵。

7、进一步优选地，在步骤s1中，所述垂直袖阀管灌浆孔和倾斜袖阀管灌浆孔均设置多排，每排所述倾斜袖阀管灌浆孔与水平方向夹角分别以不同角度打入隧道下方，并与所述垂直袖阀管灌浆孔形成多角度灌浆体系。

8、进一步优选地，在步骤s1中，所述垂直袖阀管灌浆孔(ⅰ、ⅱ序孔)布置在地铁隧道的两侧；

9、其中，所述ⅱ序孔距地铁隧道外边线距离为4-6m，所述ⅰ序孔距地铁隧道外边线距离为8-12m，所述垂直袖阀管灌浆孔沿地铁隧道方向排距2-3m。

10、进一步优选地，所述垂直袖阀管灌浆孔的底端进入岩层的深度不小于500mm。

11、进一步优选地，在步骤s1中，所述倾斜袖阀管灌浆孔(ⅲ、ⅳ序孔)布置在地铁隧道的两侧；

12、其中，所述倾斜袖阀管灌浆孔(ⅲ、ⅳ序孔)距地铁隧道外边线的距离为7-8m，所述ⅲ、ⅳ序孔分别呈不同角度延伸至地铁隧道底部，且所述ⅲ、ⅳ序孔的底端延伸至地铁隧道外边线的垂直线位置。

13、进一步优选地，所述ⅲ序孔所在直线与水平面所形成的锐角为70°，所述ⅳ序孔所在直线与水平面所形成的锐角为65°。

14、进一步优选地，所述倾斜袖阀管灌浆孔的底端在地铁隧道的底部形成间距5-6m的灌浆点，所述倾斜袖阀管灌浆孔的纵向间距为4m。

15、进一步优选地，在步骤s3中，灌浆时，先灌所述垂直袖阀管灌浆孔(ⅰ、ⅱ序孔)，再对所述倾斜袖阀管灌浆孔(ⅲ、ⅳ序孔)进行灌浆，遵循自外向内、先底部后上部土体加固的顺序灌浆；

16、其中，所述垂直袖阀管灌浆孔先灌注i序孔，再灌注i i序孔；

17、所述倾斜袖阀管灌浆孔先灌注ⅲ序孔，再灌注ⅳ序孔。

18、进一步优选地，所述灌浆的材料为水泥基复合化学灌浆材料，所述水泥基复合化学灌浆材料由双液浆结合有机高分子化学材料聚丙烯酰胺复合而成。

19、进一步优选地，所述双液浆配合质量比为水：水泥：水玻璃＝1：1.5：1.5，双液浆的水泥浆与水玻璃浆体积比为1:0.5，水玻璃模数m＝2.4～3.0(浓度be＝38～43)，双液浆凝固时间控制在1～2分钟，所述水泥基复合化学灌浆材料中水、水泥以及聚丙烯酰胺的质量比为0.5：1.0：0.025。

20、进一步优选地，向所述垂直袖阀管灌浆孔灌浆时，灌浆压力为0.3-0.5mpa，采用低压力、多次反复灌浆。

21、进一步优选地，向所述垂直袖阀管灌浆孔灌注水泥基复合化学灌浆材料的初凝时间15-20s，待浆料增加扩散范围后再逐步延长初凝时间至40s。

22、进一步优选地，向所述倾斜袖阀管灌浆孔灌浆时的灌浆压力不大于孔底主应力，灌浆压力不大于0.3-0.5mpa。

23、进一步优选地，在对所述ⅲ序孔灌浆至对所述iv序孔灌浆的过程中，逐步延长灌浆材料的固化时间，最短固化时间应控制在15s-30s之间，最长固化时间为15min。

24、进一步优选地，在步骤s3中，所述按ⅰ序至ⅳ序孔的顺序依次在地铁隧道两侧对称进行灌浆，加固地铁隧道底部软弱土体的步骤包括：

25、利用注浆钢管将浆料注入所述袖阀灌浆管中；

26、在注浆过程中，实时监测地铁隧道的抬升高度，若所述地铁隧道的抬升高度超过2mm则暂停注浆，待浆料凝固至地铁隧道变形后再反复注浆。

27、进一步优选地，在步骤s3中，灌浆的流量为10-15l/min。

28、进一步优选地，在步骤s3中，所述垂直袖阀管灌浆孔和/或倾斜袖阀管灌浆孔的单孔径向注浆量为q1＝1.6l-2.7l，底部分单孔注浆量为q2＝2.6m3-4.3m3；

29、其中l为实际袖阀灌浆管的长度，单孔扩散半径为1.2m，灌浆耗散系数为1.2-1.5，拟加固土体的孔隙比为0.3-0.5。

30、进一步优选地，在步骤s4中，对隧道底土体加固强度进行监测，待其强度达到10mpa以上且满足地铁隧道底土体加固强度要求后，对所述垂直袖阀管灌浆孔和倾斜袖阀管灌浆孔进行封堵。

31、本发明提供一种多角度倾斜灌浆加固地铁隧道土体的施工方法与现有技术相比，其有益效果在于：

32、本发明采用垂直灌浆孔在隧道左右两侧及底部均形成一道封闭的固结层，达到了封闭止水的效果，在隧道两侧设置对角度倾斜注浆孔对隧道底部土体进行加固，可限制地铁隧道继续下沉并适当抬升至沉降允许范围内；由于隧道对变形的敏感性，灌浆过程中有可能因灌浆压力作用导致隧道过大上浮，灌浆采用袖阀管灌浆工艺，可实现少量多次、反复灌浆的效果，避免一次灌浆量过大引起反作用。