泥水盾構(gòu)穿越基坑漏壓處理措施

蕭健澄

(廣深港客運(yùn)專線有限責(zé)任公司，廣東廣州510623)

泥水盾構(gòu)穿越基坑漏壓處理措施

蕭健澄

(廣深港客運(yùn)專線有限責(zé)任公司，廣東廣州510623)

新建廣深港客運(yùn)專線雙洞單線泥水平衡式盾構(gòu)隧道，在穿越深圳地區(qū)一在建物流公司基坑時(shí)出現(xiàn)漏壓的情況。為解決此問(wèn)題，根據(jù)場(chǎng)地和工程條件，選擇合適的加固方案——地表深孔袖閥管注漿加固地層方案，并制定相應(yīng)的鉆孔處理措施和盾構(gòu)施工應(yīng)對(duì)措施，確保深孔袖閥管注漿質(zhì)量，保證了盾構(gòu)安全順利通過(guò)基坑。

泥水盾構(gòu);基坑漏壓;袖閥管;注漿加固

在盾構(gòu)隧道掘進(jìn)穿越軟弱地層時(shí)擊穿地層，造成地表冒漿、漏氣的情況時(shí)有發(fā)生，目前國(guó)內(nèi)鐵路工程普遍采用的處理措施是注漿加固改良地層。但注漿施工工藝眾多，各注漿工藝適用的地層、施作成本、效果等不盡相同，如果注漿施工工藝和方法選擇得當(dāng)，則能以較小的成本達(dá)到預(yù)期的加固效果［1-2］。本文以廣深港客運(yùn)專線泥水平衡式盾構(gòu)隧道穿越一在建建筑物時(shí)，出現(xiàn)基坑被擊穿漏壓的情況為研究對(duì)象，介紹利用袖閥管注漿加固受擾動(dòng)地層，確保盾構(gòu)安全順利通過(guò)基坑。

1 工程概況

廣深港客運(yùn)專線S-623，S-624隧道為雙洞單線盾構(gòu)隧道，由外徑為9.6m的泥水平衡式盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工，S-623掘進(jìn)400 m后S-624始發(fā)掘進(jìn)。當(dāng)左線S-623掘進(jìn)至S707環(huán)，刀盤里程為DK115+438時(shí)，盾構(gòu)掌子面失壓嚴(yán)重，循環(huán)泥漿流失量陡增。調(diào)查發(fā)現(xiàn)該區(qū)段地面建筑為萬(wàn)盛物流和金倉(cāng)利物流公司(高6層)，且在建金倉(cāng)利物流公司大樓正在進(jìn)行結(jié)構(gòu)底板施工，基坑中出現(xiàn)7處冒漿、漏氣的現(xiàn)象。

隧道頂部埋深為33.5 m，其中0～12 m為人工填土和淤泥質(zhì)土，12～21 m為砂層地質(zhì)，21～30 m為全風(fēng)化花崗巖，30 m以下為中風(fēng)化花崗巖。金倉(cāng)利大樓基坑深約8 m，位于盾構(gòu)隧道西側(cè)，基坑護(hù)壁采用φ800 mm的灌注樁，伸入基坑底部約7 m?；拥某袎夯A(chǔ)為φ400 mm，φ500 mm PHC管樁，摩擦受力形式，樁長(zhǎng)17 m。基坑邊緣距左線S-623隧道中心23.15 m，刀盤里程距基坑22 m;右線隧道距基坑最小處僅1.4 m，刀盤里程距基坑325 m(見圖1)。該基坑側(cè)壁打設(shè)有2排錨索，間距2 m梅花布置，與水平方向分別成30°，25°夾角，長(zhǎng)度為28，22 m，距左右線隧道拱頂分別為15.2，17.7 m(見圖2)。

圖1 平面位置示意(單位:m)

圖2 剖面位置示意(單位:m)

2 加固處理方案措施確定

2.1 方案措施選擇

鑒于金倉(cāng)利大樓基坑已被擊穿，冒漿漏氣，盾構(gòu)繼續(xù)施工掘進(jìn)已不可行，必須對(duì)漏氣范圍及基坑周邊土體進(jìn)行加固、封閉處理后確保其密閉性，盾構(gòu)掘進(jìn)才能繼續(xù)進(jìn)行。本案重點(diǎn)對(duì)“地表高壓旋噴加固地層方案”和“地表深孔袖閥管注漿加固地層方案”進(jìn)行了深入的研究。隧道前方地層為全風(fēng)化花崗巖，旋噴注漿工藝難以噴開塊石，很難達(dá)到設(shè)計(jì)的加固效果;同時(shí)因大樓基坑側(cè)壁采取了2排斜向錨索加固，不具備采用“地表高壓旋噴加固地層方案”的條件。根據(jù)場(chǎng)地和工程條件，最終選擇了“地表深孔袖閥管注漿加固地層方案”。

2.2 袖閥管注漿原理和優(yōu)點(diǎn)

袖閥管主要由PVC外管、鍍鋅注漿內(nèi)管、橡皮套、密封圈等組成，只能管外出漿，不能向管內(nèi)返漿的單向閉合裝置，注漿原理如圖3所示。袖閥管注漿工法是在漿液經(jīng)過(guò)注漿泵加壓后，通過(guò)連通管注入并聚集到袖閥管注漿管段，然后通過(guò)鉆有直徑為6 mm的泄?jié){孔的PVC管，在內(nèi)壓力的作用下，將包裹在PVC外的橡膠圈脹開并擠碎套殼料。當(dāng)壓力逐漸增大到一定程度，被加壓的漿液就會(huì)沿著地層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滲透、劈裂流動(dòng)。在壓力作用下劈裂裂縫不斷向外延伸，漿液在土體中充填、壓密，最后形成固結(jié)體，從而達(dá)到增加地層強(qiáng)度，降低地層滲透性的目的［3-4］。

圖3 袖閥管注漿原理

袖閥管注漿工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是可以分段、定量和間歇注漿，能較好地控制注漿范圍和注漿壓力，可進(jìn)行重復(fù)注漿，且發(fā)生冒漿與串漿的可能性很小。對(duì)周邊土體起到連接作用，填充空隙，從而提高了加固區(qū)土體的抗剪切能力，減少土體變形量，減少壓力損失。在冒漿、冒水的漏壓點(diǎn)旁打入袖閥管，并注入水泥-水玻璃雙液漿以填充漏氣、漏水、漏漿線路的空隙，可以利用漿液補(bǔ)充已漏出漿液時(shí)所帶出的土體損失［5-8］。

3 袖閥管注漿加固方案及實(shí)施

3.1 注漿加固范圍的確定

根據(jù)地質(zhì)剖面勘察資料及金倉(cāng)利大樓基坑結(jié)構(gòu)情況，其中基坑護(hù)壁灌注樁長(zhǎng)15 m，底部處于沙層地質(zhì);基坑深8 m，基坑承壓基礎(chǔ)摩擦管樁長(zhǎng)17 m，管樁底部處于全風(fēng)化花崗巖地質(zhì)。為確保金倉(cāng)利基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)和承壓基礎(chǔ)的安全，減少因基坑土體擊穿、冒漿漏氣對(duì)灌注樁和管樁基底穩(wěn)定性的影響，提前做好地質(zhì)加固確保右線S-624盾構(gòu)后續(xù)施工能夠安全通過(guò)基坑，最后決定:注漿孔鉆孔深度為基坑外32 m，下管上面6 m為實(shí)管，下面26 m為花管;基坑內(nèi)為24 m，下管上面4 m為實(shí)管，下面20 m為花管。孔底嵌入中風(fēng)化層2 m，覆蓋支撐管樁底部。

針對(duì)7處漏壓點(diǎn)，整個(gè)袖閥管注漿共計(jì)施工43孔，分2個(gè)階段實(shí)施，注漿孔布置見圖4。

圖4 注漿孔布置

第1階段(1#，2#漏壓點(diǎn)處理):沿基坑邊緣中線內(nèi)外2 m各打設(shè)1排袖閥管注漿孔，孔間距2 m，每排15個(gè)，共計(jì)30個(gè)孔。沿基坑邊緣內(nèi)外各形成一道止水帷幕，防止水和氣沿盾構(gòu)隧道方向向基坑涌出，提前做好地層加固，確保右線S-624盾構(gòu)安全通過(guò)基坑。

第2階段(3#，4#漏壓點(diǎn)處理):3#，4#漏壓點(diǎn)主要在基坑承壓摩擦管樁附近，注漿重點(diǎn)為確保管樁基底的穩(wěn)定性。沿各漏壓點(diǎn)位周邊間隔2 m布孔，共計(jì)13孔，其中3#漏壓點(diǎn)9孔、4#漏壓點(diǎn)4孔。

3.2 施工處理工藝

3.2.1 鉆孔處理

根據(jù)地質(zhì)剖面勘察資料，從地表向下注漿穿越多種地層，局部地層已在盾構(gòu)掌子面壓力下受到擾動(dòng)擊穿。鉆孔施作工藝如何保證最深32 m的注漿孔不塌孔、不偏移，且鉆孔能準(zhǔn)確避開錨索，袖閥管能依據(jù)設(shè)計(jì)加固要求順利下入，是加固施工的難點(diǎn)。為此，鉆孔施工中采用多功能地質(zhì)鉆機(jī)，鉆機(jī)能實(shí)現(xiàn)跟管鉆進(jìn)的套管施作工藝。鉆桿為雙層，則鉆桿偏移的可能性大大降低，鉆孔的終孔偏移量能控制在20 cm之內(nèi)［5］。鉆機(jī)成孔注入套殼料后，能將內(nèi)鉆桿推出，保留外套管，袖閥管可沿外套管內(nèi)下入，然后再拔出外套管，完成注漿孔鉆孔工藝的施作。鉆孔施工各項(xiàng)參數(shù)見表1。

表1 鉆孔施工各項(xiàng)參數(shù)

鉆孔至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高后，從內(nèi)鉆桿向孔內(nèi)注入套殼料。注入套殼料后，必須立即將制作好的塑料袖閥管插至孔底，并盡量使袖閥管位于孔的中央，相鄰2節(jié)袖閥管采用套箍聯(lián)接。袖閥管接至地面后，抽出鉆孔外套管，用封口蓋蓋緊袖閥管管口，在封殼料混合液初凝后選用M20砂漿進(jìn)行鉆孔封口作業(yè)［9-11］。

3.2.2 袖閥管注漿

套殼料養(yǎng)護(hù)1 d達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行注漿作業(yè)。注漿芯管下放前根據(jù)袖閥管深度配足芯管節(jié)數(shù)，并檢查芯管及注漿管頭內(nèi)是否殘留結(jié)石體，清理干凈后方可下管。注漿芯管下放時(shí)，應(yīng)防止地面泥漿回灌入袖閥管內(nèi)，造成注漿芯管下放及提管困難［12］。本次加固施工采用ZLK-190多功能鉆機(jī)鉆孔，利用BW-150注漿機(jī)向孔內(nèi)注入水泥漿-水玻璃雙液漿，注漿參數(shù)見表2。

表2 注漿參數(shù)

S-623盾構(gòu)中心線距基坑外側(cè)注漿孔距離為21 m，考慮到注漿擴(kuò)散半徑約為3～4 m，因此在注漿加固過(guò)程中可以忽略注漿液滲入盾構(gòu)機(jī)的情況。

4 結(jié)論

1)在進(jìn)行注漿加固處理時(shí)盾構(gòu)機(jī)無(wú)法正常掘進(jìn)，但必須要做好掌子面的保壓工作，防止因失壓造成掌子面坍塌而圍困盾構(gòu)機(jī)。為減少壓氣滲漏，保證掌子面穩(wěn)定，需添加高粘度膨潤(rùn)土調(diào)整漿液質(zhì)量，通過(guò)置換洞內(nèi)泥漿，在盾構(gòu)掌子面形成高質(zhì)量泥膜;還需動(dòng)態(tài)調(diào)整泥漿循環(huán)速度、刀盤壓力等，使掌子面壓力保持穩(wěn)定，確保不漏壓，減少對(duì)前方土體的再次擾動(dòng)。

2)注漿加固后盾構(gòu)通過(guò)時(shí)，需適當(dāng)降低掘進(jìn)速度，控制在15～20 mm/min，刀盤轉(zhuǎn)速控制在0.8 r/min左右，防止掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)基坑周圍土層造成過(guò)大擾動(dòng)。在掘進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制好同步注漿質(zhì)量，及時(shí)填充管片背后的環(huán)形間隙，同時(shí)控制好注漿壓力，防止因壓力過(guò)大而從側(cè)面擊穿基坑。調(diào)整漿液質(zhì)量，適當(dāng)加快漿液初凝速度，保證管片出盾尾后的穩(wěn)定。

3)在盾構(gòu)施工過(guò)程中要不斷對(duì)沿線建筑情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)摸查，特別是堆土、存沙、挖溝、新建建筑物等情況，及時(shí)溝通協(xié)調(diào)，減少交叉施工造成的險(xiǎn)情。

4)基坑外的1排袖閥管注漿孔在定點(diǎn)布設(shè)時(shí)充分考慮了基坑2排斜向錨索，做到錯(cuò)位布置;同時(shí)多功能鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程發(fā)揮良好作用，鉆孔過(guò)程順利，現(xiàn)場(chǎng)記錄未發(fā)生卡鉆頭等異常情況，鉆孔偏移量較小。

5)注漿加固后，經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)管樁承載力進(jìn)行檢測(cè)，滿足設(shè)計(jì)承載力要求;采用物探法對(duì)基坑底部進(jìn)行了檢測(cè)，不存在空洞情況，注漿加固效果明顯。目前2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均順利穿越了金倉(cāng)利物流基坑，盾構(gòu)穿越過(guò)程平穩(wěn)，該大樓已建成竣工。專項(xiàng)方案效果明顯，為以后類似工程提供了借鑒。

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Treatment Measures for Pressure Leak of Slurry Shield Passing Nearby Foundation Pit

XIAO Jiancheng
(Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong Passenger Dedicated Line Co．，Ltd．，Guangzhou Guangdong 510600，China)

A double-hole single line slurry balance shield tunnel of the new Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong passenger dedicated railway，which crossed the foundation pit of a logistics company under the construction stage in Shenzhen area．In order to solve the leakage pressure，according to the site and engineering conditions，the appropriate reinforcement scheme was selected，which was deep hole sleeve valve pipe grouting reinforcement formation from ground surface．T he corresponding measures of drilling treatment and shield construction were made to ensure the grouting quality of deep hole sleeve valve pipe and the safety of the shield tunneling through the foundation pit．

Slurry shield;Pressure Leak of foundation pit;Sleeve valve pipe;Grouting reinforcement

U455．43

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．12．14

1003-1995(2016)12-0049-04

(責(zé)任審編趙其文)

2016-07-14;

2016-09-27

蕭健澄(1983—)，男，工程師，碩士。