淺析洞內(nèi)袖閥管注漿法在富水軟巖隧道下穿高層建筑物中的應用技術(shù)

董迎娟

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島266001）

1 工程概況

中鐵二十局集團第四工程有限公司施工的青島市地鐵一期工程（3號線）五四廣場站～江西路站區(qū)間隧道，位于青島市香港中路與南京路下方，毗鄰青島市著名的五四廣場和青島市政府辦公大樓。區(qū)間隧道左右線長度分別為1269.6m和1298.4m。地勢起伏較大，埋深約8.0～27.0m，地面交通繁忙，人流、車流量大，地下管線種類繁多，周圍建筑物密集。隧道共下穿6座高層建筑物，分別為公共資源交易大廳、假日酒店、新貴都小區(qū)、偉東尚城小區(qū)2、3、4號樓。其中假日酒店所在位置工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較差，處于軟巖富水地層，建筑物距離隧道較近，隧道頂部距離建筑物基礎為11.6m，距離基礎下抗浮錨桿端頭僅為4m。假日酒店與隧道平面示意圖見圖1，假日酒店與隧道橫剖面示意圖見圖2。

工程地質(zhì)：

假日酒店與隧道之間的地質(zhì)為強風化花崗巖下亞帶，圍巖呈肉紅色，結(jié)構(gòu)構(gòu)造已大部分破壞，呈巖夾土或半巖半土狀，遇水易軟化、崩解，該巖堅硬程度為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。位于巖層結(jié)構(gòu)已大部分破壞，節(jié)理裂隙極為發(fā)育的強風化花崗巖中賦存基巖裂隙水?；鶐r裂隙含水層的分布及其透水性受巖石風化裂隙、構(gòu)造裂隙發(fā)育控制，在平面和垂向上都表現(xiàn)出較明顯的不均勻性，因此不排除局部有較大涌水量的可能，根據(jù)隧道開挖過程所表露出的水文情況，該位置存在涌水出露。

2 洞內(nèi)袖閥管注漿法施工技術(shù)

2.1 袖閥管注漿法加固機理

注漿加固施工目的是用水泥填充巖層中的空隙，封堵開挖區(qū)域附近的水源通道，固結(jié)風化巖層，達到止水和加固土體的目的。為使注漿效果能夠滿足建筑物沉降要求，采用袖閥管注漿工藝對其周圍土體進行加固。因為袖閥管注漿工法的機理是通過封管和注漿兩種材料進行分次封孔和注漿，實現(xiàn)分次注漿的可能。通常，每一個工程的地質(zhì)條件、顆粒粒徑、透水性和不同地層之間交互層疊，由于不均勻地層的各層透水性不同，通過注漿的所達到的效果也不盡相同，有針對性地對注漿地層進行分析，在可注性好的地層進行針對性注漿，不同的地層采用不同的注漿材料，有效地填補地層的空隙，使地層得到有效的加固處理，達到設計要求，使地層特性達到同性化，并可以通過二次注漿彌補注漿缺陷。

2.2 洞內(nèi)袖閥管注漿法施工參數(shù)選擇

隧道采用礦山法施工，馬蹄形斷面，初支完成后隧道最大寬度5.7m，最大高度6.26m。根據(jù)隧道凈空尺寸，為保證袖閥管注漿施工與隧道開挖作業(yè)互不影響，因此搭設3m高的鉆機平臺，注漿孔采用沖擊鉆成孔。受工作面所限，鉆孔需采取60°縱向外插角度。因隧道頂部與建筑物之間的巖層厚度為11.6m，在保證不影響建筑物結(jié)構(gòu)的前提下又能起到加固其基礎巖層的目的，確定鉆孔深度為8m，隧道拱頂90°范圍內(nèi)打設，孔距1m×1m梅花形布置，注漿材料選用硫鋁酸鹽水泥漿。洞內(nèi)袖閥管注漿法施工參數(shù)表見表1。

表1 洞內(nèi)袖閥管注漿法施工參數(shù)表

2.3 洞內(nèi)袖閥管注漿法施工工藝流程

洞內(nèi)袖閥管注漿法施工工藝流程圖參見圖3。

2.4 袖閥管注漿法施工工藝

2.4.1 利用現(xiàn)場基準點用全站儀按設計要求間距進行布孔，組織相關(guān)人員對孔位進行測量和復核，確認無誤后方可進行鉆孔施工。

2.4.2 采用地質(zhì)沖擊鉆機，鉆孔直徑90mm。

2.4.3 袖閥注漿管及注漿器、芯管：袖閥注漿管為每節(jié)長333mm、內(nèi)徑40mm、外徑56mm的硬質(zhì)塑料管，它是由鈣塑聚丙烯制造而成。注漿管內(nèi)壁光滑，接頭有螺扣，端頭有斜口，外壁有加強筋以提高其抗折強度。注漿管上開有Φ8mm的溢漿孔6個。注漿管有孔部位外表面緊緊地套著抗爆破壓力為4.5 MPa的橡膠套，橡膠套覆蓋著溢漿孔，這樣，注漿時，漿液可以通過溢漿孔進入地層，而地層中的水和顆粒難以進入注漿管中，從而達到注漿管的單向閥作用。

注漿器采用Φ22mm的焊接鋼管加工，一般長0.6～1m，其四周開設6個長12cm的泄?jié){孔?；ü軆啥烁骷由?個橡膠止?jié){皮碗，以形成止?jié){塞，起到止?jié){作用。

注漿芯管采用Φ22mm焊接鋼管加工，每節(jié)長2m。主要起輸送漿液作用，與注漿花管采取絲扣連接。

2.4.4 下袖閥管：在鉆孔中下入已制作好的袖閥管，而后插入套殼料管注入套殼料。

2.4.5 管線連接：在袖閥管內(nèi)下入注漿器，將注漿芯管與袖閥管內(nèi)的注漿器進行連接。

2.4.6 制漿：按設計規(guī)定的水灰比制備水泥漿液。

2.4.7 開環(huán)注漿：將注漿器下至需要注漿的孔段，啟動注漿泵，壓送清水，在此過程中壓力逐步提高，直到?jīng)_開橡膠袖閥及所對應位置的套殼料，壓力回落后，泵送水泥漿液，一直注漿到設計所規(guī)定的壓力并穩(wěn)定為止；在此過程中可視需要或設計規(guī)定進行間歇注漿，直到符合設計要求為止。

2.4.8 連續(xù)開環(huán)注漿：根據(jù)設計要求，上下移動注漿管，在需要注漿的各部位依照上述做法逐步開環(huán)注漿，直到完成所有孔段的注漿。

2.4.9 做好注漿過程中各項記錄：開環(huán)位置、注漿時間、注漿壓力、水泥用量、水灰比、注漿過程出現(xiàn)的特殊情況等。

2.4.10 注漿達到設計要求后，清洗管路及袖閥管，拆除注漿管，進行下一孔的注漿。

2.5 袖閥管注漿法施工常見問題的處治措施

2.5.1 孔間串漿

串漿通常由于單孔注漿量過大、注漿壓力過大速度過快、孔間距過小引起，出現(xiàn)串漿問題時，首先采取調(diào)整注漿參數(shù)，適當減少注漿壓力和速度，或者間歇注漿后進行跳孔注漿，跳孔距離加大，采取定量注漿控制單孔注漿量等措施防止串漿發(fā)生。

2.5.2 注漿壓力長時間不上升

注漿壓力長時間不上升，應立即采取措施，防止?jié){液的繼續(xù)流失造成浪費。分析原因主要有漿液濃度過稀、漿液凝膠時間過長、注漿方式控制不合理等，采用定量注漿的原則加以控制。

2．5.3 初支裂隙

本工程鉆孔注漿施工是在初支完成后進行，因此注漿過程首先要加強初支下沉和收斂的監(jiān)測和觀察，防止發(fā)生由于注漿壓力過大速度過快造成初支出現(xiàn)變形或開裂等現(xiàn)象，監(jiān)測中，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應立即通知施工隊伍并采取措施，如降低注漿壓力、減慢注漿速度，間歇注漿、分序跳孔注漿等。

2.6 質(zhì)量保證措施

2.6.1 應嚴格按照設計參數(shù)進行施工。鉆孔施工長度及角度偏差符合要求，若現(xiàn)場鉆孔孔位因為客觀條件限制不能滿足設計要求，應進行移位并進行計算確定參數(shù)，必要時應進行補充。

2.6.2 注漿材料應滿足設計要求，嚴禁使用過期漿液。

2.6.3 漿液配比應符合設計要求，配漿時最大誤差為±5%。

2.6.4 漿液攪拌應均勻，水泥漿攪拌時間為3～5分鐘，但不得超過30分鐘。未攪拌均勻或沉淀的漿液嚴禁使用。

2.6.5 注漿過程中，時刻注意泵壓和流量的變化，若吸漿量很大或壓力突然下降，注漿壓力長時間不上升，應查明原因，如工作面漏漿，可采取封堵措施。

2.6.6 注漿過程中若發(fā)生串漿時，可采取兩孔同時注漿措施。

2.6.7 注漿過程中壓力突然升高，應及時查找原因，進行處理。2.6.8 一臺泵發(fā)生故障時，應立即換上備用泵繼續(xù)注漿。

2.7 施工安全保證措施

2.7.1 注漿期間嚴格按施工要求進行，嚴格控制注漿壓力。

2.7.2 注漿管路及連接件必須采用耐高壓裝置，當壓力上升時，要防止管路連接部位爆裂傷人。

2.7.3 止?jié){塞要安裝固結(jié)牢固，施工期間嚴禁人員站在其沖出方向前方，以防止止?jié){塞沖出傷人。

2.7.4 注意機械使用、保養(yǎng)、維修，注意用電安全，經(jīng)常進行檢查杜絕漏電，并派專人操作和維修，非機電修理人員不得隨意拆卸設備。

2.7.5 注意高壓注漿管路檢查，防止高壓管爆裂傷人。

3 結(jié)論

洞內(nèi)袖閥管注漿法實施以前，隧道內(nèi)初支表面滲水量較大，滲水點密集，水量呈線狀出露，局部出現(xiàn)涌水；由于地下水的大量流失，使假日酒店沉降速率達到1.6mm/d，累計沉降量接近預警值16mm。通過洞內(nèi)袖閥管注漿法的實施，隧道內(nèi)初支表面滲水點明顯減小，涌水現(xiàn)象逐漸消失，水量也從線狀漸漸變?yōu)榈螤畛雎?；在實施袖閥管注漿過程中，對假日酒店沉降量進行檢測，發(fā)現(xiàn)建筑物沉降速率從1.6mm/d逐漸降至0.12mm/d,最后趨于穩(wěn)定，累計沉降量控制在17.22mm，滿足建筑物沉降量要求。通過對隧道洞頂下沉和凈空收斂檢測，收斂速度為0.10mm/d,拱頂位移速度為0.09mm/d,隧道初支趨于穩(wěn)定，滿足隧道初支變形要求。

通過以上數(shù)據(jù)分析，可以看出洞內(nèi)袖閥管注漿法對控制建筑物沉降效果明顯，施工工藝可靠，技術(shù)可行，注漿作業(yè)對隧道開挖施工不產(chǎn)生影響，可同步實施，縮短了施工工期，降低了施工成本，此外袖閥管注漿法具有注漿位置可隨意調(diào)整的特點，使注漿針對性大大增強，減小了漿液浪費，經(jīng)濟效果顯著。

［1］王夢恕．淺埋暗挖法設計施工問題新探[J]．地下空間,1992,12(4)：289-294．

［2］劉招偉,王夢?。疁\埋暗挖法修建廣州地鐵楊-體區(qū)間隧道工程[J]．西部探礦工程,1999,11(6)：10-12．