富水地層中系統(tǒng)注漿防治隧道滲漏水技術(shù)

常東明 華成龍

摘 要：青島地鐵項(xiàng)目施工的井嘉區(qū)間正線區(qū)段初支滲漏水情況嚴(yán)重，滲漏水基本來(lái)源于基巖裂隙水，對(duì)二襯施工條件和二襯施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，為了徹底解決初支滲漏水問(wèn)題，采取全斷面系統(tǒng)注漿施工技術(shù)進(jìn)行堵水作業(yè)。施工中根據(jù)隧道開挖方向地質(zhì)層特性，不斷修正全斷面系統(tǒng)注漿參數(shù)，最終達(dá)到了分區(qū)分段注漿止水的效果。

關(guān)鍵詞：滲漏水；施工質(zhì)量；系統(tǒng)注漿；方案優(yōu)化

1 工程概況

1.1 工程位置及周邊環(huán)境

青島地鐵R3線井嘉區(qū)間3#豎井位于漓江西路南側(cè)唐島灣濱海公園停車場(chǎng)內(nèi)，豎井南側(cè)距離海邊約78m，北側(cè)約80m為石油大學(xué)，東側(cè)及西側(cè)為唐島灣公園停車場(chǎng)及綠地，3#豎井正線區(qū)間隧道與唐島灣海岸線的最小平面距離約17.17m。

1.2 地質(zhì)條件

區(qū)間正線隧道上覆為第四系人工填土、粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、中、粗砂及含黏性土礫砂，厚6.6m～18.6m，下伏燕山晚期花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖及白堊系角礫凝灰?guī)r。本區(qū)間揭露的中風(fēng)化帶呈碎裂狀～塊狀，多個(gè)結(jié)構(gòu)面見構(gòu)造蝕變現(xiàn)象。隧道洞身主要位于基巖中～微風(fēng)化帶，圍巖等級(jí)Ⅲ～Ⅴ級(jí)。地下水類型主要為基巖裂隙水，強(qiáng)～微風(fēng)化巖在天然狀態(tài)下含水量不大，抽水試驗(yàn)反映其滲透性相對(duì)較差，但實(shí)際工程實(shí)例表明，此類地層的基巖裂隙水在基坑開挖后一旦形成通道，地下水通道會(huì)很快疏通，水量明顯增大，洞室開挖過(guò)程中，常形成點(diǎn)狀或線狀涌水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水量測(cè)定日均排水達(dá)5000m3。

1.3 水文條件

對(duì)滲漏水進(jìn)行氯離子含量檢測(cè)，結(jié)果表明滲漏水的氯離子含量為11406～13825ppm，較接近海水的氯離子含量（19000ppm），說(shuō)明隧道的地下水與唐島灣海水之間存在較強(qiáng)的水力聯(lián)系，基巖裂隙水可能通過(guò)破碎帶與海水聯(lián)通。3#豎井施工正線隧道埋深為30m左右，破碎帶的側(cè)土壓力和水壓力總計(jì)可超過(guò)350kPa，厚度較小的巖壁將在土水壓力作用下發(fā)生破壞；另一方面，破碎帶內(nèi)的海水沿節(jié)理裂隙向隧道內(nèi)匯集，導(dǎo)致隧道出現(xiàn)大面積成片滲漏，水有明顯的咸味。

隧道水系與唐島灣相連通，地下水滲漏嚴(yán)重，若不進(jìn)行注漿堵水作業(yè)，初支將無(wú)法滿足二襯施工條件，且海水將增大對(duì)二襯鋼筋及混凝土的壓力，加快對(duì)二襯混凝土及鋼筋的腐蝕，影響二襯施工質(zhì)量，所以系統(tǒng)注漿止水迫在眉睫。

2 地下水處理原則及防水基面處理標(biāo)準(zhǔn)

為防止地下水由于地鐵施工出現(xiàn)流失進(jìn)而影響到周邊環(huán)境，隧道在開挖過(guò)程中對(duì)于產(chǎn)生的地下水處理原則為“堵排結(jié)合、限量排放”，確保在采取少量堵水、抽水措施后使工作面的水不影響正洞的掘進(jìn)。在隧道二襯結(jié)構(gòu)施工前，以堵為主，二襯施工時(shí)允許少量的水排放。青島地鐵井嘉暗挖區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為二級(jí)，采用全包防水，要求頂部不允許滴漏，其它不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬。

3 系統(tǒng)注漿方案和系統(tǒng)注漿施工

3.1 系統(tǒng)注漿方案

3#豎井正線區(qū)段圍巖裂隙較發(fā)育，地下水與海水相聯(lián)通，初支面存在大量滲漏水現(xiàn)象，影響二襯施工進(jìn)展。且3#豎井為R3線A級(jí)節(jié)點(diǎn)工期，二襯施工進(jìn)度將影響整個(gè)R3線竣工工期，為確保二襯施工工期滿足節(jié)點(diǎn)工期要求，針對(duì)原有設(shè)計(jì)區(qū)域徑向注漿方案進(jìn)行優(yōu)化，采用全斷面系統(tǒng)注漿方案進(jìn)行初支堵漏工作。

系統(tǒng)注漿：在隧道同一斷面布置6個(gè)注漿孔（如圖），縱向間距3.0m，深度為3.5m，安裝φ42注漿小導(dǎo)管，進(jìn)行全斷面多孔同時(shí)注漿作業(yè)；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，注漿終壓為1.0MPa。

為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工期緊，且防止?jié){液向未注漿的鉆孔串漿，同時(shí)提高打孔效率，將在需要注漿區(qū)域內(nèi)設(shè)置4個(gè)工作斷面，施工順序依次為斷面1、斷面2、斷面3、斷面4。

隧道系統(tǒng)注漿采用雙液漿和單液漿，雙液漿為A液和B液的等體積混合，A液為水灰比為1：1的水泥漿；B液為等體積水玻璃和水混合的水玻璃液；單液漿為水灰比為1：1的普通硅酸鹽水泥、超細(xì)水泥或硫鋁酸鹽水泥。

3.2 系統(tǒng)注漿施工

（1）施工準(zhǔn)備：注漿攪拌桶設(shè)在井上區(qū)域，散裝水泥直接加入一級(jí)攪拌桶內(nèi)，攪拌均勻后注入二級(jí)攪拌桶；二級(jí)攪拌桶進(jìn)行二次攪拌，完成后通過(guò)預(yù)先設(shè)置的注漿管路，流至注漿平臺(tái)攪拌桶。

（2）注漿布孔：間距3.0m打眼，每環(huán)布設(shè)6個(gè)注漿孔，深度為3.5m，并對(duì)注漿孔進(jìn)行編號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考慮避讓拱架、尋找裂隙等局部加密，可適當(dāng)調(diào)整孔位。采用手持YT-28風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑為50mm，鉆孔深度為3.5m，成孔后，使用測(cè)量尺對(duì)成孔深度進(jìn)行核驗(yàn)，并進(jìn)行鉆孔電視查看內(nèi)部裂隙發(fā)育情況。鉆孔時(shí)，嚴(yán)格做好鉆孔記錄：注漿孔名稱、鉆孔進(jìn)尺、起始時(shí)間、巖石的裂隙發(fā)育程度、出水位置、出水量。

（3）送管：鉆孔完成后，使用棉紗包裹注漿管，并在棉紗表面涂抹聚氨酯（主要進(jìn)行注漿管和注漿孔空隙封堵作用）。注漿管采用3.5m直徑為42mm的鋼花管，管口焊有固定接口。

（4）漿液配制：現(xiàn)場(chǎng)采用的水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行預(yù)封孔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿實(shí)際情況，出現(xiàn)輕微跑漿情況，在水泥漿內(nèi)參入一定量的鋸末，繼續(xù)注漿，對(duì)集中跑漿點(diǎn)及時(shí)采用聚氨酯封堵，減少漿液浪費(fèi)，然后采用硫鋁酸鹽水泥單液漿進(jìn)行堵水注漿（見表1、表2）。

（5）清水試驗(yàn)：用清水對(duì)注漿機(jī)、漿液輸送管路系統(tǒng)、注漿管系統(tǒng)進(jìn)行檢查和做耐壓試驗(yàn)。 并向注漿孔內(nèi)注入清水，進(jìn)行通孔作業(yè)，當(dāng)注漿管產(chǎn)生壓力時(shí)即停止清孔作業(yè)。

（6）注漿：雙液注漿時(shí)，將兩根吸漿管分別放入水泥漿桶和水玻璃桶中，檢查各管路連接好后，開動(dòng)注漿泵。待雙液漿充盈孔口后，停滯5min～10min，然后進(jìn)行加壓注漿，保持1MPa壓力10min，結(jié)束雙液注漿。

普通硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥單液注漿時(shí)，將吸漿管放入單液水泥儲(chǔ)漿池，檢查各管路連接好后，打開注漿泵，然后緩慢的加壓，增加注漿量，注意壓力的變化，發(fā)現(xiàn)跑漿部位時(shí)，及時(shí)用聚氨酯進(jìn)行封堵跑漿口，并加入鋸末，然后開始注入雙液漿。待雙液漿到達(dá)跑漿部位時(shí)，停滯5min～10min，繼續(xù)注漿。單液漿注漿初壓為0.5MPa，終壓為1.0MPa，達(dá)到終壓時(shí)，保持5min～10min。

（7）封管：注漿結(jié)束后，打開泄壓閥，無(wú)壓力后卸開注漿管，并迅速用木塞將管口堵塞，減少回漿量，并用清洗疏通注漿管。解開注漿管時(shí)，小心注漿管內(nèi)漿液帶壓噴出，射在人的面部，造成傷人事故。

（8）重復(fù)注漿：注漿完成后，對(duì)存在較小滲水附近注漿孔進(jìn)行打設(shè)1.5m注漿孔，環(huán)向6個(gè)，間距為3m，重復(fù)注漿，直至初支基面無(wú)滲水情況為止。

4 注漿效果

注漿后，采用直接觀察法、物理力學(xué)指標(biāo)測(cè)試法、滲水量監(jiān)測(cè)法對(duì)注漿止水效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，證明注漿效果良好，上覆第四系軟弱土層強(qiáng)度和抗變形能力顯著改善，隧道總滲水量顯著降低。通過(guò)系統(tǒng)注漿技術(shù)對(duì)正線初支滲漏水進(jìn)行治理，基本達(dá)到了初支基面表面無(wú)明顯滲漏水，并有效地保證了二襯施工質(zhì)量。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)注漿施工技術(shù)的觀察和分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

（1）鉆孔過(guò)程中應(yīng)通過(guò)前期設(shè)置一排或二排鉆孔，結(jié)合前期地質(zhì)素描及地質(zhì)預(yù)報(bào)資料判斷裂隙走向，調(diào)整鉆孔角度。

（2）注漿過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)檢查，對(duì)其他區(qū)域發(fā)生的串漿、漏氣等情況及時(shí)處理封堵，增強(qiáng)堵漏效果。

（3）注漿過(guò)程中要及時(shí)調(diào)整雙液漿水泥和水玻璃配比，漿液流失達(dá)到最小，注漿效果達(dá)到最佳。