超前帷幕全斷面注漿法在富水地鐵暗挖隧道中的應(yīng)用

王偉敏

【摘 要】青島地鐵一期工程（3號線）五江區(qū)間隧道沿線主要穿過中風(fēng)化帶花崗巖和微風(fēng)化花崗巖帶、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上亞帶、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中亞帶。地下水豐富，主要為賦存于節(jié)理裂隙極為發(fā)育的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)化花崗巖中的基巖裂隙水。施工過程中采用超前帷幕全斷面注漿法止水，通過實(shí)踐，該方法針對破碎圍巖地段止水效果良好，操作方法簡單。

【關(guān)鍵詞】超前帷幕；全斷面；注漿；止水

0 引言

隨著地鐵線路在城市繁華地段的密集分布，地鐵暗挖隧道穿越各種建筑物的現(xiàn)象將頻繁出現(xiàn)。暗挖隧道施工對地表變形產(chǎn)生影響，而地表變形的極限值大小取決于地面建筑物的結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)所處周圍環(huán)境條件及它們運(yùn)營的功能要求。為控制地下水流失導(dǎo)致地表下沉，常用的做法是進(jìn)行地層注漿、隔離樁等措施。在隧道地表建筑物密集、建筑物周圍地表地下管線眾多、道路車流量大的前提下，無法采用地表注漿的方式加固建筑物基礎(chǔ)圍巖，隧道內(nèi)注漿止水成為控制地表建筑沉降的唯一選擇。

1 工程概況

青島市地鐵一期工程（3號線）五江區(qū)間隧道位于青島市香港中路與南京路下方。區(qū)間隧道左右線長分別為1270.675m和1299.467m，采用礦山法施工。隧道埋深約為8.0m～27.0m，沿線主要穿過微風(fēng)化花崗巖帶、中風(fēng)化花崗巖帶、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上亞帶、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中亞帶，地下水主要為基巖裂隙水。隧道下穿青島市假日酒店，下穿建筑物地段隧道埋深在21m～27m，該酒店地下4層，地上25層，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)+抗浮錨桿，建成于2010年。地質(zhì)為強(qiáng)～中風(fēng)化花崗巖，側(cè)墻及拱部含強(qiáng)風(fēng)化黃斑巖夾層，地下水呈線狀出露。

2 超前帷幕全斷面注漿法簡介

在掌子面富水地段，采用掌子面超前全斷面注漿技術(shù)向孔內(nèi)壓注水泥-水玻璃雙液漿，漿液擠出開挖斷面及其周圍一定范圍內(nèi)的巖縫中的水，保證圍巖的裂隙被具有一定強(qiáng)度的漿體充填密實(shí)，并與巖體固結(jié)成一體，形成止水帷幕。注漿管以隧洞中軸為中心呈傘形布置，鉆孔直徑50mm，注漿長度為6m，每4m施作一循環(huán)，預(yù)留2m為止?jié){巖盤。

3 超前帷幕全斷面注漿法施工

（1）混凝土止?jié){墻的施工

掌子面掛雙層Φ8@200×200鋼筋網(wǎng)片， 噴射C25混凝土封閉掌子面，噴射厚度為25cm，形成止?jié){墻。

（2）注漿孔的布設(shè)

根據(jù)設(shè)計和實(shí)際情況上斷面布孔25個，鉆孔布置見圖1。

（3）鉆孔

鉆機(jī)就位：根據(jù)孔口坐標(biāo)在掌子面上用紅油漆標(biāo)出孔口位置，并注明孔號；利用鉆機(jī)首尾坐標(biāo)差值控制豎直及水平角?？孜徊己?，采用YT-28風(fēng)槍鉆孔和掃孔， 將Φ42鋼管頂進(jìn)。

（4）埋設(shè)孔口管

鋼管外露20～30cm，管壁與孔口接觸處用麻絲填塞，再向孔口管內(nèi)注雙液漿固結(jié)?？卓诠芷鹬鴮?dǎo)向作用，鉆孔安裝時要控制好外插角度。

（5）注漿材料

根據(jù)設(shè)計選用注漿材料，施工中采用硫鋁酸鹽水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行注漿。水泥選用R.SAC42.5，水玻璃濃度采用35Be，。

（6）注漿參數(shù)控制

注漿壓力及單孔擴(kuò)散半徑：終孔壓力為靜水壓力的2～3倍，單孔注漿有效擴(kuò)散半徑為2m。地質(zhì)參數(shù)、注漿參數(shù)見表1，注漿機(jī)參數(shù)表見表2。

漿液單孔注漿量：Q=π·R2·h·n·α·（1+β）

式中：Q—漿液注入量（m3）；R—漿液有效擴(kuò)散半徑（m）；h—注漿段長度（m）；n—圍巖孔隙率；α—漿液充填系數(shù)；β—損失率。

（7）漿液施工配合比

根據(jù)現(xiàn)場圍巖情況、掌子面出水情況、注漿管路長短進(jìn)行了漿液初凝時間試驗，最終確定合理的施工配合比，水泥凈漿按照1：1（水：水泥），水玻璃采用濃度為35Be，，水泥漿與水玻璃體積比按照1：1～1：0.8配置。

（8）注漿工藝

注漿順序：根據(jù)施工試驗，先注外圈，后內(nèi)圈，先近后遠(yuǎn)，同一圈的孔由下而上間隔施作，同時外孔各孔間距離要盡可能大一些。

注漿速度：當(dāng)鉆孔涌水量大于0.8L/s，注入速度80～150 L/min；當(dāng)涌水量小于0.8L/s，注入速度30～80 L/min。

注漿程序：注漿作業(yè)按照鉆孔出水測水壓、水量、壓水試驗，注漿掃孔出水，再注漿至設(shè)計長度達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的完整注漿程序進(jìn)行。注漿管路接通后，先壓水2～5min，檢查注漿泵及管路系統(tǒng)工作是否正常。

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：單孔注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓并繼續(xù)注漿10min以上，可結(jié)束本孔注漿，單孔注漿量與設(shè)計注漿量大致相同，結(jié)束時的進(jìn)漿量在20～30 L/min以下可結(jié)束本孔注漿。

異常情況的施工處理：作業(yè)面跑漿是發(fā)生比較多的一種情況，主要原因是止?jié){巖盤充填不密實(shí)或混凝土止?jié){墻灌注不密實(shí)。處理措施先用水泥漿浸泡過的麻絲填塞裂隙，并調(diào)整漿液配合比，縮短凝膠時間，若仍跑漿在漏漿處鉆淺孔注漿固結(jié)。

4 注漿效果分析

五江區(qū)間隧道左線于2012年5月3日開始下穿假日酒店。當(dāng)日，掌子面在打設(shè)超前小導(dǎo)管時出現(xiàn)大股涌水，出水量達(dá)35m3/h，立即封閉掌子面，采用超前帷幕全斷面注漿法堵水。5月3日～5月7日，房屋沉降最大累計值JC22為-8.54mm，日平均變化量-1.31mm/d；地表沉降最大累計值DC09-02為-8.26mm，日平均變化量-1.32mm/d。監(jiān)測點(diǎn)布置圖見圖2。

7月15日，通過72天超前帷幕全斷面注漿施工，建筑物沉降最大累計值JC22為-18.13mm，日平均變化量0.07mm/d；地表沉降最大累計值DC09-02為-21.82mm，日平均變化量-0.09mm/d。建筑物及地表沉降趨于穩(wěn)定，沉降累計曲線圖見圖3、圖4。

5 結(jié)束語

五江區(qū)間在下穿青島市假日酒店時采用超前帷幕全斷面注漿法施工，通過總結(jié)，得到了以下結(jié)論：超前帷幕全斷面注漿法循環(huán)步進(jìn)的注漿方式對掌子面涌水起到封堵作用，為隧道開挖創(chuàng)造無水作業(yè)環(huán)境；漿液的擴(kuò)散有效地填充了圍巖空隙，控制了地表和建筑物沉降。該注漿法設(shè)備、材料常見，操作方便，施工安全、快捷。在類似工程中值得推廣使用。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]