WSS注漿技術(shù)在大連地鐵區(qū)間隧道下穿凌水河施工中的應(yīng)用

荊 敏 成曉青

（中交一公局集團(tuán)有限公司 北京 100024）

1 工程概況

大連地鐵1號線區(qū)間隧道學(xué)苑廣場站—海事大學(xué)站為東西走向，部分路段下穿凌水河。

本場地地下水在臨近凌水河地段基巖裂隙水與海水相互連通［1］。地下水位穩(wěn)定埋深1～8.3 m，高程0.34～30.52 m。

區(qū)間凌水河段屬于淺埋地層、圍巖差、高富水的特殊性地質(zhì)情況，且河床內(nèi)水位受潮水漲落影響明顯。

2 工程特點(diǎn)、重點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 工程特點(diǎn)

（1）學(xué)海區(qū)間隧道緊臨凌水一號橋樁基而過，隧道與樁基水平凈距僅4.5 m左右。此外，學(xué)海區(qū)間隧道正線基本呈垂直狀態(tài)下穿凌海橋，隧道與橋臺豎向凈距僅6 m左右。

隧道周邊圍巖從上向下依次為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、砂卵石及強(qiáng)風(fēng)化板巖，周圍地下水豐富，區(qū)間隧道施工嚴(yán)重威脅凌水一號橋及凌海橋的安全。

因此，地鐵隧道過凌水一號及凌海橋前，必須對橋梁樁基進(jìn)行更加穩(wěn)妥的加固處理，同時必須加強(qiáng)隧道自身支護(hù)，以確保交通安全及地鐵隧道順利施工。

（2）學(xué)海區(qū)間隧道下穿凌水河段圍巖情況十分差，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際反映的地質(zhì)情況，必須對該段不良地層進(jìn)行有效的加固處理，使得隧道能夠順利穿越，避免出現(xiàn)塌方及較大沉降，從而確保隧道施工及周邊管線安全。

（3）地下水局部與海水連通，流量較大，降水井疏干困難，作業(yè)難度大［2］。

2.2 工程重難點(diǎn)

（1）區(qū)間隧道下穿凌水河、臨近凌海橋、凌水一號橋，且拱頂有直徑1 200 mm的自來水管及500 mm煤氣管線，如何保證橋梁、管線安全及河床穩(wěn)定是本工程的一大重難點(diǎn)。

（2）隧道拱頂穿越淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、卵石層，且周邊環(huán)境富水，加之周邊環(huán)境極其復(fù)雜，隧道開挖本身的安全性是另一大重難點(diǎn)。

3 總體施工方案

本著安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)，且不擾動或少擾動周邊土體的原則，以改善地層松散的性狀，防止河道淹灌、提高地基承載力，確保樁基的穩(wěn)定性為目的，總體施工方案采用二重管A、（B）C雙液漿WSS工法進(jìn)行注漿施工。

3.1 注漿范圍

注漿范圍為凌水一號橋樁基、凌海橋橋臺二個構(gòu)造物及區(qū)間隧道下穿凌水河，如地面沒有施工作業(yè)面，采用隧道內(nèi)傾斜鉆孔止水帷幕注漿加固，注漿加固以12 m為一個循環(huán)段，待隧道開挖至10 m處進(jìn)行下一個循環(huán)段，通過注漿加固，可顯著提升隧道前方掌子面土體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，減小土體孔隙率，有效提高橋樁基礎(chǔ)的承載力及樁基穩(wěn)定性，避免隧道坍塌、倒灌，確保隧道施工安全［3］。

3.2 注漿加固要求

止水系數(shù)：10-6～10-7cm／s，水平承載力≥300 kPa，單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.5 MPa，整體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥2.8 MPa，注漿入漿率為35%，使該地基土體承載力和穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計要求。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 鉆孔參數(shù)設(shè)計

孔徑：鉆孔徑φ42 mm，布孔及鉆孔角度按實(shí)際調(diào)整，按要求根據(jù)具體情況現(xiàn)場施工確定

注漿布孔間距：1.5 m×1.5 m梅花形布孔

注漿擴(kuò)散直徑：R＝1 000～1 500 mm

注漿壓力：0.15～0.75 MPa

注漿率：35%

初凝時間：0.5～2 min，為速凝注漿

鉆桿回抽：15～20 cm／步

4.2 注漿工藝流程及工藝要求

（1）工藝流程

工藝流程如圖1所示。

圖1 注漿工藝流程

（2）工藝要求

掛網(wǎng)封閉：為保證注漿過程中不漏漿，布點(diǎn)前先在掌子面掛網(wǎng)并噴射250 mm混凝土。

定孔位：依據(jù)設(shè)計圖紙，在掌子面周邊進(jìn)行定位標(biāo)識。梅花形布孔，間距1.5 m×1.5 m?？孜黄睢?0 mm，鉆孔偏差≤1°。水平鉆孔角度分別以8°、13°、21°、32°、37°鉆孔注漿加固；上仰角度分別以 7°、16°、25°、35°、50°、69°鉆孔注漿加固。

鉆機(jī)就位：鉆機(jī)調(diào)整鉆桿角度，并就位在指定位置。

鉆進(jìn)成孔：嚴(yán)格控制鉆進(jìn)深度和速度，隨時觀察底層對鉆桿的影響情況。

提升鉆桿：鉆進(jìn)過程中勻速提升鉆桿，且每次提升應(yīng)≤200 mm。

漿液配比：計量工器必須經(jīng)過準(zhǔn)確校核，并按設(shè)計要求配置漿液。

注漿：壓力控制范圍為0.15～0.75 MPa，作業(yè)人員需密切觀測漿液溢出情況，當(dāng)情況異常，應(yīng)停止注漿，查明原因，采取措施，異常排除后繼續(xù)施工［4］。

4.3 漿液配制

A、（B）C雙液漿在注入前需充分?jǐn)嚢杈鶆?，并需根?jù)施工環(huán)境觀察凝結(jié)時間。

采用雙重管A（水玻璃）、C（水泥、外加劑、水）雙液漿。一般施工時配比見表1（1 m3A、C液漿液中材料含量）。

表1 A、C雙液漿施工配比

采用雙重管A（水玻璃）、B（硫酸等外加劑和水組成［5］）化學(xué)漿液，一般施工時配比見表2（1 m3A、B液漿液中材料含量）。

表2 A、B雙液漿施工配比

采用A、（B）C雙液漿加固需根據(jù)實(shí)際情況具體確定。

4.4 注漿施工要點(diǎn)

（1）必須首先進(jìn)行建（構(gòu)）筑物及管線調(diào)查，明確建筑物基礎(chǔ)及地下管線的空間位置、埋置深度。

（2）采用二重管A、（B）C雙液漿進(jìn)行洞內(nèi)全（半）斷面注漿。采取梅花形布孔，沿隧道兩側(cè)外擴(kuò)3m，拱頂外擴(kuò)5 m，布孔間距1.5 m×1.5 m。以12 m為一個循環(huán)段，待開挖至10m處，進(jìn)行下一循環(huán)施工。

（3）隧道加固范圍附近存在地面管道及其他建（構(gòu)）筑物，在施工過程中必須嚴(yán)格控制鉆孔角度、深度及注漿壓力值，嚴(yán)密觀察現(xiàn)場情況變化。

（4）技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

表3 技術(shù)指標(biāo)

5 施工控制措施

5.1 監(jiān)控量測

為確保施工安全，在施工過程中，對洞體進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，以便修改注漿參數(shù)，確保施工的順利進(jìn)行。

監(jiān)測內(nèi)容、方法、頻率及監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)分別如圖2及表4所示。

圖2 監(jiān)測點(diǎn)布置

5.2 注漿質(zhì)量控制措施

（1）嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)保體系質(zhì)量責(zé)任，施工前詳細(xì)進(jìn)行技術(shù)交底，施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程。

（2）鉆孔施工：根據(jù)施工圖，準(zhǔn)確布孔。

（3）堅(jiān)持“三檢制”，進(jìn)場材料要審查、復(fù)試。

（4）配料：采用計量準(zhǔn)確的量具，嚴(yán)格遵循設(shè)計給出的配方進(jìn)行配料。

（5）注漿：嚴(yán)格控制注漿壓力。當(dāng)情況異常，應(yīng)停止注漿，查明原因，采取措施，異常排除后繼續(xù)施工。

（6）注漿完成：應(yīng)制定有效措施，防止漏漿、冒漿。

（7）施工時安排專門人員記錄每道工序的操作情況。

（8）監(jiān)控量測：注漿期間加強(qiáng)監(jiān)控量測，防止出現(xiàn)漿液溢出、地表隆起的現(xiàn)象［6］。

表4 監(jiān)測內(nèi)容、方法及頻率

6 注漿效果檢測

（1）注漿結(jié)束后，對前方掌子面不同區(qū)域進(jìn)行鉆孔，測定土體的滲透系數(shù)。對不合格的區(qū)域，需進(jìn)行再次補(bǔ)漿［7］。

（2）將加固區(qū)內(nèi)取出鉆孔樣品送入試驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。并根據(jù)所得出的物理參數(shù)對注漿效果作出評價［8-9］：

①樣品的密度；

②結(jié)石的性質(zhì)；

③漿液充填率、剩余孔隙率；

④無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度；

⑤滲透性及長期滲流穩(wěn)定性。

（3）采用挖探或其他方法檢驗(yàn)止水效果和滲水的情況［10-11］。

（4）存在問題的補(bǔ)救措施。

因本工程地質(zhì)條件、水文條件、周邊環(huán)境復(fù)雜，難免存在局部止水效果不理想，施工中應(yīng)及時打入注漿花管進(jìn)行補(bǔ)漿。

7 結(jié)束語

該工程以減少隧道開挖引起的沉降及防止洞內(nèi)發(fā)生涌水、涌泥為目的，在不截斷河道、占用道路遷改管線的前提下，通過采用WSS超前注漿加固施工技術(shù)，并在施工中嚴(yán)格監(jiān)控量測，成功下穿凌水河，確保了運(yùn)營橋梁及周邊建筑物、管線的安全。實(shí)踐證明，在地鐵區(qū)間隧道下穿河流施工中，應(yīng)用WSS注漿工法，并在施工過程中嚴(yán)格控制各項(xiàng)注漿參數(shù)和工藝流程，是完全可行的。