淺談淺埋暗挖隧道WSS 注漿施工

井 勇

（中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司， 河北 涿州 072750）

1 工程概況

廈門(mén)環(huán)島路（鰲山路-高殿二號(hào)路段）道路工程II 標(biāo)起點(diǎn)位于海堤路下，終點(diǎn)往長(zhǎng)岸路方向接杏林大橋左、右線輔道，線路總長(zhǎng)1.152km。主線隧道左線全長(zhǎng)473m，右線全長(zhǎng)489m，根據(jù)結(jié)構(gòu)型式分為明挖暗埋段和淺埋暗挖段，隧道左線明洞長(zhǎng)161m，暗洞長(zhǎng)312m，右線明洞長(zhǎng)191m，暗洞長(zhǎng)298m，主線隧道沿線依次下穿特區(qū)供水管、軌道1 號(hào)線、高崎站貨場(chǎng)、中埔路、鷹廈鐵路、高崎聯(lián)絡(luò)II 線后出隧道接入U(xiǎn) 型槽結(jié)構(gòu)。

隧道工程淺埋暗挖段地質(zhì)條件差，地下水豐富、地下水位高、埋深較淺、下穿鐵路股道多，隧道主要穿越殘積砂質(zhì)粘性土和全風(fēng)化花崗巖，V 級(jí)圍巖，屬特殊環(huán)境淺埋富水軟弱圍巖隧道，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。

2 注漿方案

根據(jù)隧道地質(zhì)情況，結(jié)合周邊環(huán)境因素，為確保鐵路沉降滿足線路幾何尺寸的要求，對(duì)隧道進(jìn)行全斷面注漿施工，選擇WSS 無(wú)收縮注漿施工方案。

此注漿方案適用于各種土層條件，可根據(jù)工程實(shí)際情況不斷地進(jìn)行調(diào)整，漿材混合液和注漿的方向性可隨時(shí)調(diào)節(jié)，漿材的凝膠時(shí)間可以從瞬結(jié)到緩結(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)定向、定量、定壓注漿施工，這種調(diào)節(jié)能力和適應(yīng)性能夠很好的滿足對(duì)地表沉降要求較高的淺埋暗挖隧道下穿鐵路施工，在注漿時(shí)通過(guò)地表監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)分析地表隆起情況，并對(duì)注漿方案進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化調(diào)整。同時(shí)，此注漿方案還具有其他特性：漿液分布較錨桿均勻，能有效地提高土體的整體強(qiáng)度止水效果。相比傳統(tǒng)的注漿施工藝，此注漿方案具有效果好、工期短、污染小、機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

3 注漿施工工藝流程

注漿前準(zhǔn)備工作：止?jié){墻架設(shè)I18 工字鋼掛網(wǎng)噴錨封閉→按照施工方案布設(shè)注漿孔

注漿作業(yè)：架設(shè)鉆機(jī)平臺(tái)→鉆機(jī)定位→配置漿液鉆→孔注漿→鉆機(jī)移位→循環(huán)至注漿結(jié)束

效果檢驗(yàn)評(píng)定：鉆孔取芯驗(yàn)→效果評(píng)定→開(kāi)挖支護(hù)或補(bǔ)孔注

4 注漿施工技術(shù)方法

4.1 WSS 標(biāo)準(zhǔn)漿液配合比

詳細(xì)注漿配比見(jiàn)表1。

表1 WSS 標(biāo)準(zhǔn)漿液配合比

4.2 施工方法

WSS 超前預(yù)注漿為全斷面注漿止水加固（鉆機(jī)鉆孔角度可調(diào)整水平及180 度鉆孔注漿），注漿每循環(huán)長(zhǎng)度為5-20m（鐵路范圍采用短距離勤注漿的方法），一循環(huán)注漿段完成后預(yù)留2m 不開(kāi)挖作為下循環(huán)的止?jié){墻。

止?jié){墻施工：采用WSS 超前預(yù)注漿時(shí)，采用橫向設(shè)置鋼架支撐，并在鋼架前后鋪設(shè)網(wǎng)片，再噴射50cm 厚混凝土封閉掌子面。支撐采用I18 型鋼拱架，間距1米，兩端與初支拱架采用焊接連接。

注漿孔布置：在隧道開(kāi)挖上斷面環(huán)向布設(shè)注漿孔，其布孔環(huán)向間距為80cm，在臨時(shí)仰拱處布孔間距為120cm，外插角5-15°，長(zhǎng)距離孔深20m，短距離為5m；以固結(jié)隧道開(kāi)挖斷面范圍內(nèi)外的地層，達(dá)到土體改良、地質(zhì)強(qiáng)化止水的作用，注漿加固范圍為隧道輪廓線外4m；打孔依照先下后上，左右對(duì)稱，外圈與內(nèi)圈，同序間跳孔施工，盡可能減少對(duì)地層的擾動(dòng)。

4.3 控制措施

（1）在隧道下穿鐵路影響范圍，WSS 全斷面超前注漿采用短距離注漿的方法，每循環(huán)注漿長(zhǎng)度控制在5m，開(kāi)挖3m，循環(huán)掘進(jìn)。

（2）WSS 注漿在短距離注漿過(guò)程中，未達(dá)到對(duì)隧道周邊圍巖止水加固的效果，將掌子面布孔間距加密，調(diào)整為40cm。

（3）由于短距離注漿，注漿壓力調(diào)整至0.5Mpa～1MPa，避免因注漿壓力過(guò)大造成地表及線路隆起。

（4）注漿過(guò)程中，加強(qiáng)鐵路范圍的監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整逐漸參數(shù)，調(diào)整配合比，降低注漿壓力。

5 注漿施工保障

5.1 人員配置

配置足夠的勞動(dòng)力，滿足復(fù)合式超前預(yù)注漿施工的需求，減少工序施工時(shí)間，達(dá)到最佳勞動(dòng)效率，加快施工進(jìn)度，人員配備詳見(jiàn)表2。

表2 人員配置情況表

5.2 設(shè)備配備

本項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，配置兩臺(tái)注漿設(shè)備，采取間斷式注漿，施工時(shí)，兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)鉆孔，交替注漿，避免造成較大隆起，詳細(xì)情況見(jiàn)表3。

表3 設(shè)備配備情況表

6 監(jiān)測(cè)及優(yōu)化

6.1 地表監(jiān)測(cè)

為及時(shí)掌握注漿對(duì)地表造成的隆起情況，為隧道下穿鐵路提供技術(shù)參數(shù)，在注漿范圍內(nèi)地表及鋼便梁上設(shè)置監(jiān)測(cè)網(wǎng)，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行日常觀測(cè)，觀測(cè)頻率為2次/天，并采用全站儀自動(dòng)對(duì)Ⅰ、Ⅱ道鋼便梁位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行輔助監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)搜集整理，繪制隆起值與注漿范圍、時(shí)間與隆起值的曲線關(guān)系圖，分析注漿影響范圍。

6.2 隆起分析

（1）基本規(guī)律：

地表隆起最大值主要集中在注漿范圍中間段內(nèi)（線路方向），呈拋物線趨勢(shì)；注漿最大隆起值累積3mm-53mm，位于注漿范圍拱頂正中心位置（橫向方向），呈拋物線趨勢(shì)。

（2）原因分析：

此次引起地表隆起的關(guān)鍵因素是注漿量飽和、注漿壓力、注漿配合比、注漿漿液重合，主要原因有：

①拱頂埋深淺： 9.2～ 10.3m；

②注漿孔密度：上斷面注漿孔分布密集，形成保護(hù)外殼；

③壓力遞增：尾部小中部大止?jié){墻位置小，注漿漿液化學(xué)反應(yīng)形成后期壓力；

④注漿量：注漿量大擴(kuò)散范圍廣、縱向隆起延伸長(zhǎng)及隧道兩側(cè)地表影響大；

⑤本次注漿存在漿液流動(dòng)少量相交，且注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)松散、節(jié)理裂隙發(fā)育，故Ⅰ道附近也有隆起。

6.3 優(yōu)化方案

為進(jìn)一步解決地表隆起、營(yíng)業(yè)線運(yùn)營(yíng)安全，隧道內(nèi)開(kāi)挖安全的問(wèn)題，從如下方面入手：

（1）注漿孔分布：注漿順序（上下、內(nèi)外相互交錯(cuò)），交叉性注漿，間歇性注漿 ；

（2）壓力遞增：調(diào)整配合比，平衡壓力注漿；

（3）孤石注漿效果的保障：孤石周?chē)啻蚩?、均勻注漿、控制注漿量，小孤石穿透注漿、大孤石上部少量注漿；

（4）左線注漿最后一循環(huán)由一端進(jìn)行超前預(yù)注漿；

（5）營(yíng)運(yùn)線路進(jìn)行架設(shè)鋼便梁加固處理，并對(duì)鋼便梁下方進(jìn)行道砟清理，形成一定空間確保線路運(yùn)營(yíng)安全。

7 結(jié)束語(yǔ)

本工程項(xiàng)目在地質(zhì)條件差、富水量大且下穿結(jié)構(gòu)物較多的施工環(huán)境下，結(jié)合工期要求，采取WSS 無(wú)收縮超前注漿方案，既提高了工作效率又保障了工程質(zhì)量，注漿效果較理想，滿足隧道正常開(kāi)挖施工，且地表隆起值在可控范圍。WSS 無(wú)收縮超前注漿方法適用于淺埋暗挖隧道施工，本項(xiàng)目對(duì)此類工程施工具有一定借鑒意義。