富水軟弱地層加固處理方法研究

【摘要】在地下工程的修建中，往往會遇到軟弱、松散以及富水地層等情況，因此，在地下洞室開挖前采用超前加固輔助工法對地層進行加固和防水處理已經(jīng)得到非常廣泛的應用，本文將對常見地層加固方法施工原理和使用條件進行研究。

【關(guān)鍵詞】軟弱地層；加固；水平旋噴

目前，地層加固的方法主要超前小導管、大管棚加固、深孔注漿、水平旋噴樁加固和凍結(jié)法加固等等，實際工程中應根據(jù)工程的地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及技術(shù)經(jīng)濟等情況進行適應性分析，選用合適的加固措施。

關(guān)鍵詞：工程；地層；加固

1、水平旋噴樁

水平旋噴超前支護作為隧道超前支護的一種方法，其使用對于消除施工前期的土體變形起到了積極的控制作用。由水平旋噴樁形成的拱棚結(jié)構(gòu)的支撐作用，從而使周圍土體得到加固，提高其抗?jié)B性能，限制了圍巖應力的釋放，保證了隧道工作面的穩(wěn)定。水平旋噴超前支護的作用有防塌方、阻斷沉降作用、提高土層物理參數(shù)，增大地層自穩(wěn)能力，使得水平旋噴固結(jié)體與其周圍的土體成為一個整體，從而極大地增強了土層的自穩(wěn)能力。在隧道穿越施工中，如隧道穿越重要建筑物、重要管線等得到廣泛應用?？蛇m用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地層。對于含大粒徑塊石、大量植物有機質(zhì)、以及地下水流速過大和已涌水的場地，應根據(jù)現(xiàn)場適應結(jié)果確定其適用性。

水平旋噴作為一種先進的高壓灌漿加固技術(shù)，可以適應于既有建筑物和新建建筑物地基加固，深基坑、地鐵等工程的土層加固或防水，其主要的適用范圍包括軟土地層隧道預支護，線路工程、機場、特殊場地的地基加固，土層錨固或土釘支護，快速治理中小型滑坡等。

在目前的軟弱富水地層中開挖隧道中，許多工程均采用了水平旋噴樁技術(shù)對地層實施加固，改善富水區(qū)域的滲水情況，以保證工程的安全施工。深圳地鐵大劇院～科學館區(qū)間、草橋熱力外線隧道、北京地鐵5號線崇文門-東單區(qū)間隧道和蘭渝鐵路桃樹坪隧道均采用了此種方法進行加固。

2、后退式注漿技術(shù)

在超前預注漿施工工藝中可分為全孔一次性注漿以及分段式注漿，一般而言，對于孔深小于6m或者地層裂隙較均勻的地層可以采取全孔一次性注漿，直接將注漿管路接在孔口管上，或在孔口處設置止?jié){塞，利用孔口管進行全孔注漿施工；而對于孔深大于6m的深孔注漿，為了適應軟弱破碎圍巖和裂隙不均勻地層，保證注漿質(zhì)量，需要將注漿全孔分為若干段進行注漿，同時，根據(jù)鉆孔和注漿的順序區(qū)別，又可以分為分段前進式和后退式注漿兩種。

通常情況下，對于圍巖局部破碎但可以成孔的巖層，可以采用后退式分段注漿，一次性鉆至全孔深，然后在孔內(nèi)設置止?jié){塞，從孔底開始，對一個注漿段進行注漿，第一分段注漿完成后便后退一個分段長度進行第二分段注漿，如此循環(huán)作業(yè)，直到將整個注漿段完成，每個注漿分段長度宜取0.6～1.0m，湯山隧道出口病害處理和馬鞍山隧道應用此種方法。

3、定向鉆進技術(shù)

水平定（導）向鉆進技術(shù)利用專門的水平定（導）向鉆機以可控鉆孔軌跡的方式，在不同地層和深度進行鉆進并通過監(jiān)測和控制手段抵達設計位置的施工方法。定向鉆進和導向鉆進之間并沒有嚴格的界限。由于小型定向鉆進設備的結(jié)構(gòu)和性能、軌跡的測量控制與大中型的有所區(qū)別，國際上通用的分類方法是將直徑較小、穿越較短的小型定向鉆進稱為導向鉆進，而將直徑較大、穿越較長的大中型定向鉆進稱為定向鉆進。

與傳統(tǒng)開挖技術(shù)相比，定向鉆進技術(shù)在應用上具有以下優(yōu)勢，不開挖路面，可以盡量避免開挖施工對居民正常生活的干擾，以及對路面交通、周圍環(huán)境的破壞和不良影響，使得城市建設文明程度有所提高；通過不開挖施工，使得無法開挖（河流、建筑、重要交通干線）和不宜開挖（主干道、鬧市區(qū)、古跡、重要場所）地段的鋪管得以實施。 定向鉆進可以按最短的合理路徑穿越河流、湖泊、鐵路、公路、城市建筑物等，施工效率高，節(jié)約材料消耗，降低施工費用；水平定向鉆進鋪管技術(shù)可以高精度地控制施工方向、埋深，實現(xiàn)曲線鉆進，并可使管線繞過地下障礙；具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益，在可比性相同的情況下，在管道鋪設方面，非開挖管線鋪設的綜合經(jīng)濟效益和社會效益均低于開挖施工，管徑越大、埋深越大時越明顯。

在應用方面，定向鉆進技術(shù)適用性非常廣泛，且隨著該技術(shù)的日趨成熟，應用范圍也在不斷擴寬。目前，不僅僅是在非開挖領域中實現(xiàn)管線的鋪設，如給排水、石油天然氣管道以及店里通信管道等等，還可以用于地下礦探、冶金工程、石油開采等領域。此外，在各種地基處理和環(huán)保工程中也得到了大量的應用，如水平鉆孔注漿進行地層加固、利用水平鉆孔降排地下水等等。北京地鐵10號線牡丹園站-健德門站區(qū)間隧道為暗挖施工隧道，焦煤集團趙固一礦 11151 工作面采用了定向鉆進技術(shù)進行煤層底板超前注漿加固應用。

4、凍結(jié)法加固

凍結(jié)法土體加固處理是利用循環(huán)注入土體中的致冷劑與土體發(fā)生熱交換，使土層溫度降低到孔隙水冰點以下，孔隙水發(fā)生凍結(jié)結(jié)晶，土體強度急劇增大、土體成為不透水的冰土膠結(jié)體的處理方法。

凍結(jié)法的加固效果與滲透系數(shù)有關(guān)，當土的天然含水量不小于1%，幾乎都能取得良好效果。但當流進凍結(jié)區(qū)水流所提供的能量的速率大于凍結(jié)設備所能吸收的能量時，凍結(jié)法將失效。一般認為，循環(huán)致冷不得用于地下水流速超過1.5m/d的土層；液氮致冷不得用于地下水流速超過50m/d的土層。

作者簡介：

王春艷，女，19900319，漢，四川宜賓，道路橋梁方向，四川城市職業(yè)學院。