WSS圍巖預注漿在不良地質(zhì)隧道中的應用探究

(廈門市交通基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站, 福建 廈門 361000)

1 工程概況

廈門市環(huán)島路（鰲山路—高殿二號路段）道路工程Ⅱ標主線隧道沿線依次下穿海堤路、特區(qū)供水管、軌道1號線、鐵路貨場、鷹廈鐵路、中埔路、聯(lián)絡(luò)Ⅱ線，隧道施工以出口端及豎井端兩個工作面進行施工。其中豎井端隧道ZK1+783-ZK1+738、YK1+790-YK1+740段從規(guī)劃軌道1號線下方近距離穿越（最小凈間距為2.01米），圍巖自穩(wěn)能力極差，含水量大，屬不良水文地質(zhì)條件地段，施工中存在局部突泥涌水、初支沉降變形嚴重等安全風險。

基于上述不良地質(zhì)條件，經(jīng)多次專家論證，專家及參建單位一致認為該段隧道施工風險高、難度大，在隧道開挖前對圍巖進行預加固止水是有必要的。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采用多種注漿方案經(jīng)現(xiàn)場實施后比選注漿效果，認定本段隧道開挖前采取WSS注漿對圍巖進行預加固。

2 WSS圍巖預注漿簡介

WSS注漿原理是根據(jù)不同工程不同地質(zhì)的特點要求，在注漿前將預配的懸濁型、溶液型漿液盛在不同容器，注漿時交互使用兩種漿液，以達到對圍巖止水加固目的。其中懸濁型漿液為A液與C液組成的漿液（簡稱為AC液），主要由水玻璃和水泥漿組成，漿液加固效果好且強度高；溶液型漿液為A液和B液組成的漿液（簡稱為AB液），主要由水玻璃和化學漿組成，漿液止水效果好但強度較低。

WSS注漿方法是用雙管單動回轉(zhuǎn)鉆機將帶雙重注漿管的雙壁鉆桿鉆至設(shè)計深度，利用雙液變量注漿泵將漿液泵送到鉆桿內(nèi)外環(huán)狀間隙。當雙壁漿液經(jīng)過鉆頭混合器時即刻均勻混合，而注漿壓力較高時，混合漿液逐步擴散、滲透至土層并與土層發(fā)生凝膠作用，同時，注漿范圍逐孔交叉重疊后又形成周邊止水帷幕，達到聯(lián)合固結(jié)止水土層的作用。

3 注漿工藝簡介

本隧道開挖方法為CRD開挖方法，在實施圍巖預注漿前將上斷面開挖兩部和下斷面開挖兩部分部拉齊，分別按下列工序進行注漿加固，以下介紹上半斷面WSS圍巖預注漿工藝。

（1）止?jié){墻施工。采取掛網(wǎng)噴錨封閉的形式，在掌子面設(shè)置I18型工字鋼，呈“井” 字形布置，兩端與初支拱架采用焊接連接，并掛設(shè)雙層φ8mm鋼筋網(wǎng)片，噴射30cm 厚C25混凝土。

（2）注漿孔布置。在隧道開挖斷面環(huán)向布設(shè)注漿孔，對開挖斷面外圍地層固結(jié)止水。其中注漿孔孔深20m、環(huán)向間距80cm、排距120cm、呈梅花型，注漿外插角5-15°；在斷面中間再設(shè)置2個注漿孔（具體注漿孔數(shù)視開挖情況是否需要補充注漿再進行調(diào)整），注漿孔用油漆做好標記。

（3）鉆孔。雙管單動回轉(zhuǎn)鉆機（型號：TXU-75A）平穩(wěn)就位后，鉆頭精確對準放樣孔位后開始鉆孔施工，鉆孔過程安排專人負責旁站，成孔后及時驗孔。

（4）提拔。注漿開始階段采用較小壓慢速注漿，注漿壓力控制在1.0～1.5 MPa，結(jié)合地層情況逐步勻速回抽注漿，回抽每步控制在20cm以內(nèi)，并安排專人查看鉆機參數(shù)是否變化；封孔時利用漿液滲入特定土層進行封孔。

（5）沖洗高壓管匯。注漿完成后應及時沖洗高壓管匯。

（6）移位。鉆機移到下一孔位，重復上述流程。

（7）注漿效果檢驗。注漿施工結(jié)束后，通過鉆取芯樣，觀察漿液充填情況，并結(jié)合試驗檢測數(shù)據(jù)分析注漿效果，當注漿效果達不到要求時應補充注漿。

4 施工要點控制

WSS注漿工藝作為隧道圍巖預注漿新工藝，應從程序、施工準備、施工工藝、效果檢驗、監(jiān)控量測、監(jiān)理監(jiān)管等各方面進行全面質(zhì)量安全管理控制。

（1）程序控制。WSS注漿工藝作為新工藝，在未全面推廣前，往往并非原設(shè)計工藝，所以，當遇到原設(shè)計工藝無法滿足現(xiàn)場實際需求而要采用WSS注漿工藝時，應按要求辦理變更手續(xù)，保證程序合規(guī)。

（2）施工準備控制。施工準備階段應按要求編制專項施工方案，并按要求完善內(nèi)外部審核，必要時還需經(jīng)專家評審；開工前做好對施工人員的安全教育培訓、交底及制度檢查等安全生產(chǎn)條件審查工作；每批進場材料應有出廠合格證書，并在監(jiān)理工程師見證下對進行材料進行悉數(shù)檢驗，只有合格方可使用。

（3）施工工藝控制。①止?jié){墻施工質(zhì)量必須保證，控制好止?jié){墻工字鋼與初支鋼拱架的焊接質(zhì)量；②鉆機定位要準確，嚴格按照施工布置圖鉆孔施工；③首孔鉆造時鉆機應緩慢運轉(zhuǎn)，熟悉該地層影響情況，從而確定鉆進參數(shù)，鉆孔過程中加強觀測，發(fā)現(xiàn)溢水超限時立即停鉆，分析原因后再施工；④注漿前檢查注漿泵、高壓管路、閥門、壓力表是否處于正常情況，必要時先試運轉(zhuǎn)注漿設(shè)備，達到要求后開始注漿施工；⑤嚴格按設(shè)計及方案的配合比開展注漿施工，采用標定的計量工具準確計量；⑥注漿時應確保注漿壓力符合要求，當注漿出現(xiàn)異常情況（如：注漿壓力突然上升、孔壁或地面溢漿）時，立即停止注漿并查清原因，調(diào)整重新注漿參數(shù)；⑦注漿時加強觀測，安排專人重點查看地面溢漿或隆起情況，發(fā)現(xiàn)問題時及時與洞內(nèi)聯(lián)動；⑧注漿遇特殊情況暫停后，恢復施工應確保至少20cm注漿搭接長度。

（4）效果檢驗控制。注漿結(jié)束后，一定要按要求進行注漿效果檢驗，當效果達不到要求時，應有具體補漿方案。

（5）監(jiān)控量測控制。注漿過程應采取全過程監(jiān)控量測，監(jiān)測項目有拱頂下沉、周邊收斂、地表沉降等，同時實施查看圍巖是否變形、地表是否開裂或過度起拱，當監(jiān)控數(shù)據(jù)報警時，及時停止施工、分析原因，采取措施保證施工質(zhì)量安全。

（6）監(jiān)理監(jiān)管控制。加強 WSS注漿監(jiān)理全程管控力度，注漿施工實施前注漿方案須審批到位，鉆孔完成后須驗收到位，注漿施工須旁站到位。

5 施工成效

為驗證注漿效果，注漿前后對圍巖土體取芯進行物理力學試驗，對土體的含水量、液塑限、孔隙比、強度等指標進行分析對比，注漿加固后土體含水量明顯減少，液塑限降低，效果顯著。通過WSS注漿對隧道圍巖進行了預加固，隧道開挖后，掌子面自穩(wěn)能力增強，無滲漏水，地表沉降均在可控范圍內(nèi)。參考此段WSS施工經(jīng)驗，本隧道下穿鐵路貨場、鷹廈鐵路、中埔路、聯(lián)絡(luò)Ⅱ線均按此工藝對圍巖進行了預加固，加固效果得到了進一步驗證，目前該隧道已安全貫通。

6 結(jié)束語

隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展，在地上空間有限的條件下，地下隧道必然會占有越來越多的角色，而城市地下土質(zhì)往往較復雜，隧道開挖對地表沉降控制要求也極高，WSS注漿工藝作為圍巖加固新工藝，必然也會得到越來越多推廣。然而，要做好WSS注漿工藝的施工質(zhì)量，必須從程序、施工準備、施工工藝、效果檢驗、監(jiān)控量測、監(jiān)理監(jiān)管等方面嚴格控制，嚴格施工工藝及工序，方可確保隧道施工安全。

[1]王忠文. 帷幕注漿在隧道突涌水問題中的應用探究[A]. 山東農(nóng)業(yè)工程學院月報6,2015

[2]薄峰. 隧道不良地質(zhì)地段圍巖預加固技術(shù)[A]. 科技創(chuàng)業(yè)159,2009