北京地區(qū)電力隧道止水注漿問(wèn)題的初步實(shí)踐

王新霞+張建超+元華梁+龐小軍+路懌

摘 要：北京西辛110千伏變電站至倉(cāng)上110千伏變電站電力隧道結(jié)構(gòu)斷面2×2.3米，初襯、二襯厚度均為0.25米，防水層厚度0.015米。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)注漿實(shí)際，重點(diǎn)介紹注漿加固工藝及工程量計(jì)算方法，對(duì)類(lèi)似工程的注漿量控制具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電力隧道；帷幕注漿；工藝；注漿量

1 工程概況

西辛110千伏變電站至倉(cāng)上110千伏變電站電力隧道（順義老城區(qū)）一標(biāo)段為例，本工程為解決區(qū)醫(yī)院擴(kuò)建以及為結(jié)合順義老城區(qū)改造而修建的電力隧道，電力隧道主線自臥龍環(huán)島東南角現(xiàn)狀電力隧道預(yù)留口，沿中山西街道路永中以南向東穿越現(xiàn)狀京承鐵路后至中山南街折向南，至一標(biāo)設(shè)計(jì)終點(diǎn)，本標(biāo)主線共分兩段，即L1線長(zhǎng)518m，L2線長(zhǎng)540m，總長(zhǎng)1058m，沿線共設(shè)豎井9座，本工程全線采用2.0×2.3m暗挖電力隧道。

2 地質(zhì)、水文情況

2.1 工程地質(zhì)情況

新建電力隧道主要穿越土層主要為第③大層，具體穿越土層分布情況自上而下分別是：②2粉砂層、③粉質(zhì)粘土重粉質(zhì)粘土層、③1砂質(zhì)粉土粘質(zhì)粉土層、④2細(xì)砂層。

2.2 水文情況

根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告，勘測(cè)期間，在鉆探深度范圍內(nèi)主要觀測(cè)到2層地下水。第一層為上層滯水，含水層為砂質(zhì)粉土粘質(zhì)粉土②層和粉砂②2層；第二層為潛水，含水層為細(xì)砂④2層。新建隧道底板高程為26.6～27.20m，埋深11.9～11.3m，拱頂位于上層滯水和潛水層以下。

2.3 漿液選擇

根據(jù)上述各種漿液的特性及適應(yīng)條件，針對(duì)本工程現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況，漿液選擇如下：

3 注漿量計(jì)算及單價(jià)分析

3.1 注漿量計(jì)算

由于漿液的擴(kuò)散半徑與砂層孔隙很難精密確定，為準(zhǔn)備注漿所需的各種材料，注漿量及各項(xiàng)參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水文、地質(zhì)情況通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。

注漿量的估算公式按下式進(jìn)行：

Q=Anα（1+β）

式中：

Q——總注漿量，m3；

A——注漿范圍體積，m3；

n——孔隙率，%；

α——漿液填充系數(shù)（0.7～0.9）

β——注漿材料損耗系數(shù)

設(shè)計(jì)中，nα（1+β）統(tǒng)稱(chēng)為填充率，填充率按下表選用：

說(shuō)明：（1）長(zhǎng)度、埋深取自雷達(dá)檢測(cè)報(bào)告，埋深與帷幕重合部分扣除；

（2）覆土按照設(shè)計(jì)施工圖紙推算；

（3）為施工單位提供，超過(guò)6米寬度按照6米計(jì)；

順義老城區(qū)隧道采用馬蹄形復(fù)合襯砌，結(jié)構(gòu)斷面2×2.3米，初襯、二襯厚度均為0.25米，防水層厚度0.015米。設(shè)計(jì)要求在初襯施工前進(jìn)行超前帷幕注漿加固土體，加固范圍初襯輪廓外1.5米，12米為一個(gè)注漿循環(huán)，中間段為9米一個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)開(kāi)挖時(shí)留3米止?jié){墻。依據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)斷面，按照加固厚度1.5米計(jì)算，每延米帷幕注漿量（假設(shè)100%填實(shí)）=孔隙率×加固體積。詳細(xì)計(jì)算如下：

已知設(shè)計(jì)參數(shù)：R—初襯外半徑1.851m，α—外半徑對(duì)應(yīng)的中心角110°，b——弦長(zhǎng)，h——失高，s—弧長(zhǎng)；隧道凈寬—2m，隧道直墻凈高1.85m，隧道失高0.45m。

計(jì)算公式：弓形面積=1/2[R（S-b）+bh）]，S=απ/180×R

（1）加固土層外緣斷面面積=直墻面積+弓形面積=23.3 +9.96=33.26m2

直墻面積=[2+2×（1.5+0.5+0.015）]×（1.85+1.5+0.5+0.015）=6.03×3.865=23.3m2

R計(jì)算=1.851+1.5=3.351m α計(jì)算=3.015/3.351×sina-1×2=129°

弓形面積=1/2{3.351[（129°×3.14/180×3.351）-6.03]+6.03×（0.45+1.5+0.5+0.015）}=1/2（5.06+14.863）=9.96m2

（2）加固土層內(nèi)緣斷面面積=直墻面積+弓形面積=7.17+ 3.23=10.4m2

直墻面積=（2+2×0.5+2×0.015）×（1.85+0.5+0.015）=3.03× 2.365=7.17m2

弓形面積=1/2{[1.851（110°×3.14/180×1.851）-3.03]+[3.03×（0.45+0.5+0.015）] }=1/2{3.54+2.92}=3.23m2

（3）掌子面止?jié){墻折合每米加固量計(jì)算

第一循環(huán)長(zhǎng)度12m=掌子面止?jié){墻面積×3/12m=10.4× 3/12=2.6m2

中間段循環(huán)長(zhǎng)度9m=掌子面止?jié){墻面積×3/9m=10.4× 3/9=3.47m2

（4）第一循環(huán)每延米加固土層體積=1m×（加固土層外緣斷面面積—加固土層內(nèi)緣斷面面積+掌子面止?jié){墻面積×3/12m）=1-2+3=33.26-10.4+2.6=25.46m3中間段循環(huán)每延米加固土層體積=1m×（加固土層外緣斷面面積—加固土層內(nèi)緣斷面面積+掌子面止?jié){墻面積×3/9m）=1-2+3=33.26-10.4+3.47=26.33m3

（5）孔隙率0.39時(shí)，每延米帷幕注漿量（假設(shè)100%填實(shí)）=0.39×25.46=9.9m3（中間段為9米一個(gè)注漿循環(huán)，注漿量為0.39×26.33=10.3m3），填充率按80%計(jì)時(shí)，注漿量=7.9m3（中間段為9米一個(gè)注漿循環(huán)，注漿量為8.2m3）

（6）孔隙率0.35時(shí)，每延米帷幕注漿量（假設(shè)100%填實(shí)）=0.35×25.46=8.9m3（中間段為9米一個(gè)注漿循環(huán)，注漿量為0.35×26.33=9.2m3），填充率按80%計(jì)時(shí)，注漿量=7.1m3（中間段為9米一個(gè)注漿循環(huán)，注漿量為7.4m3）

3.2 每延米注漿量造價(jià)

注漿量一般是根據(jù)地質(zhì)情況而定的，視地質(zhì)情況的空隙率、加固厚度、深度而定，2.0米×2.3米的隧道一般注漿量是6～8m?，有特殊地段的注漿量還會(huì)增加。

4 結(jié)語(yǔ)

隧道施工地質(zhì)條件千變?nèi)f化，采用注漿工藝的設(shè)計(jì)參數(shù)亦是多種多樣。具體施工中及時(shí)把握好各類(lèi)注意事項(xiàng)，通過(guò)注漿工藝是能達(dá)到隧道圍巖固結(jié)和止水效果，同時(shí)通過(guò)注漿量的理論推算和實(shí)際測(cè)量的比較可有效地評(píng)估實(shí)際注漿質(zhì)量和控制工程費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧美龍，郝本峰，張濤，劉國(guó)輝，王小華.地鐵施工中注漿止水加固技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2009（11）.

[2] 全孝.不良地質(zhì)段超前帷幕注漿防水治水施工技術(shù)[J].公路與汽運(yùn)，2010（02）.

[3] 魏志昌.象山隧道注漿堵水施工技術(shù)[J].山西建筑，2010（07）.