地鐵區(qū)間冷凍法聯(lián)絡(luò)通道融沉注漿施工技術(shù)探討

趙彬

摘 要：在富水砂層中，地鐵隧道的聯(lián)絡(luò)通道施工一般采用冷凍法對開挖土體進行加固，但聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)完成且土層停止凍結(jié)后，凍土會逐步融化，土體體積縮小，從而引起路面沉降，影響行車安全，采用融沉注漿方法可及時有效填充凍土融化后的空隙，將路面沉降控制在可控范圍內(nèi)。文章從注漿原則、注漿孔布置、注漿材料、施工工藝等方面對冷凍法聯(lián)絡(luò)通道融沉注漿施工技術(shù)進行系統(tǒng)闡述。

關(guān)鍵詞：地鐵;聯(lián)絡(luò)通道;冷凍法;融沉注漿;施工技術(shù)

中圖分類號：U231.+2

1 工程概況

南昌地鐵2號線翠苑路站—地鐵大廈站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道兼泵房所處位置埋深約18.62 m，施工深度范圍內(nèi)的土層主要為粗砂、礫砂、圓礫、泥質(zhì)粉砂巖。砂礫層中潛水具有微承壓性，砂巖類基巖裂隙水略具承壓性，但賦存量較小，潛水穩(wěn)定水位埋深1.20～5.00 m，基巖裂隙水水位埋深18.30～19.30 m，粗砂、礫砂、圓礫層透水性較大。聯(lián)絡(luò)通道兼泵房施工前需采用冷凍法對土體進行凍結(jié)加固，聯(lián)絡(luò)通道主體施工結(jié)束后停止凍結(jié)，并在凍土融化過程中對四周地層進行融沉補償注漿。

2 融沉注漿原則及注漿孔布置

2.1 注漿原則

在凍土融化過程中依照多個點位、同步、均勻、少量、多次循序漸進的原則，對土體進行及時、積極的融沉補償注漿，并根據(jù)地面、管線、周邊構(gòu)（建）筑物以及通道拱頂和側(cè)墻的沉降量和冷凍系統(tǒng)后臺溫度場的監(jiān)測數(shù)據(jù)，適時調(diào)整融沉注漿量及時間間隔，控制沉降直至地層穩(wěn)定、凍土融化完畢后再停止。

2.2 注漿管結(jié)構(gòu)及注漿孔布置

在聯(lián)絡(luò)通道開挖支護時提前預埋注漿管，注漿管長度以深至初期支護后部且端部伸出結(jié)構(gòu)層40 cm為宜。聯(lián)絡(luò)通道處注漿管預埋分為4個斷面，每個斷面埋設(shè)7根注漿管（通道拱頂3個，側(cè)壁2個，底板2個），泵房四周側(cè)壁埋設(shè)8根注漿管，共計36根注漿管。注漿管結(jié)構(gòu)及預埋注漿管位置見圖1、圖2。

3 注漿施工

3.1 充填注漿

為了在凍土融化時減小路面沉降量進而減小融沉注漿工作量，在凍土融化進行融沉注漿之前必須先進行充填注漿。

在通道結(jié)構(gòu)混凝土強度不低于設(shè)計強度70%時停止凍結(jié)，在凍土融化前及時對初期支護和凍結(jié)加固區(qū)之間的空隙以及聯(lián)絡(luò)通道頂部的初期支護層與主體結(jié)構(gòu)層之間的空隙進行充填注漿。注漿前確保所有注漿孔閥門為開啟狀態(tài)，對最底層注漿孔進行注漿，注漿壓力控制在0.15 MPa以內(nèi)，直至上一層預埋的注漿管流出水泥漿液時暫停注漿，關(guān)閉底層注漿管閥門;繼續(xù)對上一層注漿管注漿，以此類推直至頂部注漿孔完成注漿，同層各孔注漿量以使上層注漿孔返漿為止。最終頂部注漿孔注漿壓力及注漿量符合要求即可停止充填注漿。

3.2 融沉注漿

3.2.1 注漿流程

聯(lián)絡(luò)通道施工時在預留的注漿孔內(nèi)插入注漿管，注漿管采用32 mm花管，花管插入深度為凍土層厚度+初期支護厚度+主體結(jié)構(gòu)壁厚。注漿前，孔口處塞入黑心棉等防止返漿材料，分3～4層進行注漿。每個孔位注漿結(jié)束后，為防止水泥漿硬化后阻塞注漿管，每次停注前均需將注漿管注滿水玻璃漿液，以便后期復注。融沉注漿示意圖及注漿流程見圖3、圖4。

3.2.2 技術(shù)要求

（1）注漿用水泥，使用前需利用80 μm的方孔篩對水泥進行篩除，其篩余量不超過5%;注漿用的水泥必須符合GB 175-2007/XG3-2018《通用硅酸鹽水泥》的質(zhì)量標準。出廠期超過3個月的水泥不應(yīng)使用;拌制水泥漿的用水必須符合JGJ 63-2006《混凝土用水標準》的條文規(guī)定，拌漿用水溫度不應(yīng)高于40 ℃。

（2）選用的注漿泵輸送壓力不得小于最大注漿壓力的1.5倍;作業(yè)前應(yīng)對攪拌機易損耗部件進行檢查并試運行;不得使用一次性注漿管，應(yīng)選用能承受1.5倍最大注漿壓力的重復性注漿管，每次注漿結(jié)束前應(yīng)給注漿管內(nèi)注滿水玻璃漿液，確保下次注漿時管路通順。

3.2.3 注漿順序及注漿量

（1）將凍土按照所在部位分為5個區(qū)域進行注漿：Ⅰ區(qū)，為聯(lián)絡(luò)通道拱頂部分，對應(yīng)注漿孔為拱頂、拱左和拱右各孔;Ⅱ區(qū)，為通道側(cè)墻部分，對應(yīng)注漿孔為左（右）側(cè)墻孔;Ⅲ區(qū)，為泵房側(cè)墻部分，對應(yīng)注漿孔為平行通道中線布置的左（右）側(cè)墻各孔;Ⅳ區(qū)，為泵房端頭部分，對應(yīng)注漿孔為垂直通道中線布置的前（后）側(cè)墻孔;Ⅴ區(qū)，為泵房底板部分，對應(yīng)注漿孔為泵房底板各注漿孔。見圖5。

（2）注漿順序由凍結(jié)壁外側(cè)向內(nèi)側(cè)（通道內(nèi)）徑向進行，根據(jù)化凍情況分3～4次進行。

3.2.4 注漿監(jiān)測

（1）根據(jù)凍結(jié)壁的融化程度對路面沉降監(jiān)測點、通道拱頂下沉監(jiān)測點、周邊位移監(jiān)測點進行同步注漿監(jiān)測。通過控制注漿量、注漿壓力，將監(jiān)測點位移和沉降控制在±5 mm以內(nèi)，以確保地面及周邊構(gòu)（建）筑物的結(jié)構(gòu)安全。

（2）注漿壓力過大會導致地面出現(xiàn)隆起，因此需將注漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，注漿流量控制在25～30L/min左右。

（3）注漿時間根據(jù)注漿壓力和注漿量進行控制，滿足設(shè)計要求即可暫停注漿。

（4）在凍結(jié)壁已完全融化后暫停注漿時，繼續(xù)對監(jiān)測點數(shù)據(jù)變量進行統(tǒng)計;監(jiān)測點每半個月的累計實測沉降變量小于0.5 mm時，可終止融沉補償注漿。

4 注漿材料

（1）充填注漿和融沉注漿材料均選用水泥強度等級為P.042.5級的單液水泥漿，水灰比取1 ： 1;融沉注漿封孔采用C-S雙液漿，選用35～42波美度的水玻璃漿液，水泥漿與水玻璃漿液1 ： 1混合注入。1 m3雙液漿中，水泥漿含水泥390 kg、水310 kg，水玻璃漿液中含水玻璃235 kg、水335 kg;1 m3單液水泥漿中，含水泥780kg、水620 kg。

（2）水泥用量采用計量秤進行稱重，稱重誤差<5%。使用普通攪拌機制備水泥漿液，其攪拌時間不得小于3min，使用高速攪拌機制備水泥漿液，其攪拌時間不得小于30 s;水泥漿自制備時起需在3 h內(nèi)用完;注漿前使用溫度計測量漿液溫度，不得使用溫度低于5 ℃或高于40 ℃的漿液。

5 結(jié)論及建議

（1）在富水砂層中，地鐵隧道的聯(lián)絡(luò)通道施工采用冷凍法對開挖土體進行加固，同時對融化后土體進行融沉注漿，可及時有效填充凍土融化后的空隙，使路面沉降控制在容許范圍內(nèi)。

（2）砂層地質(zhì)中水含量較大，受水的凍脹熱縮影響，凍結(jié)加固土體在停止凍結(jié)、凍土融化過程中易引起路面的沉降，因此，需通過測溫孔監(jiān)測凍土層溫度的變化速率，來確定凍土融化程度及融化速率，并根據(jù)凍土融化程度及速率進行融沉注漿;注漿時加強地表、管線、建筑物以及隧道的監(jiān)測，每次依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及凍土測溫數(shù)據(jù)確定注漿量、注漿壓力，并按照少量多次的原則逐步將監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化控制在允許范圍內(nèi)。

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收稿日期 2019-11-20

責任編輯 朱開明