富水砂卵石層聯(lián)絡(luò)通道深孔注漿加固研究

楊貴棟

摘 要：洛陽(yáng)地鐵1號(hào)線應(yīng)-麗區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房地質(zhì)條件較為復(fù)雜，位于富水砂卵石層中。經(jīng)研究分析，聯(lián)絡(luò)通道主洞及泵房均采用深孔注漿方式加固。通過(guò)對(duì)加固后的地層開(kāi)挖觀察、地下水位和芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度等數(shù)據(jù)的分析，驗(yàn)證了深孔注漿對(duì)富水砂卵石地層注漿加固的可靠性，為今后富水砂卵石地層盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道施工提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：砂卵石層;聯(lián)絡(luò)通道;泵房;注漿

1 引言

聯(lián)絡(luò)通道是地鐵工程區(qū)間隧道的重要組成部分，聯(lián)絡(luò)通道常采用隧道內(nèi)暗挖施工，因加固質(zhì)量缺陷出事故的情況屢見(jiàn)不鮮^[1]。聯(lián)絡(luò)通道的施工，不僅要考慮自身結(jié)構(gòu)和地面建筑物安全，更要確保主隧道的穩(wěn)定，減小施工災(zāi)害發(fā)生的可能性^[2]。洛陽(yáng)軌道交通1號(hào)線應(yīng)天門(mén)站～麗景門(mén)站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道穿越地層屬于細(xì)砂層及卵石層，地層穩(wěn)定性差，且上方設(shè)有多道雨污水管線，施工過(guò)程中土體加固不當(dāng)極易導(dǎo)致周邊地面發(fā)生大面積沉降、管道破裂。富水圓礫地層存在粒徑較大的礫石和卵石，且潛水作為地下水富存于圓礫地層中，極易在開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生涌水、涌砂現(xiàn)象，與流砂地層有著類似的地質(zhì)情況。因此對(duì)富水砂卵石地層聯(lián)絡(luò)通道施工注漿加固技術(shù)進(jìn)行研究，為今后富水砂卵石地層地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工具有重要現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

2 工程概況

洛陽(yáng)市城市軌道交通1號(hào)線工程應(yīng)天門(mén)站～麗景門(mén)站區(qū)間，西南起中州中路與定鼎路交叉口處的應(yīng)天門(mén)站，沿中州中路向東北方向敷設(shè)，最終達(dá)到中州中路與環(huán)城西路交叉口處的麗景門(mén)站，區(qū)間共設(shè)置1座聯(lián)絡(luò)通道（兼泵房）。區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道（兼泵房）位于中州中路下方，聯(lián)絡(luò)通道拱頂覆土約17.81m。中州中路規(guī)劃道路紅線寬度60m，現(xiàn)狀道路寬度40m，道路兩側(cè)均為現(xiàn)有建筑：北側(cè)為一拖（洛陽(yáng)）建筑機(jī)械有限公司，南側(cè)為混3建筑。

區(qū)間區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道（兼廢水泵房）上方管線主要有：DN800雨水管（鋼筋砼）覆土1.58m、DN400給水管（球墨鑄鐵）覆土1.31m、DN200給水管（球墨鑄鐵）覆土1.5m、d500污水管（鋼筋砼）覆土4.0m、DN200燃?xì)夤埽o(wú)縫鋼管/中壓）覆土1.72m、1.5x1.2電纜溝（銅線）覆土0.3m（均沿中州中路東西向布設(shè)）。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，在富水砂卵石層中進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道暗挖法施工時(shí)，常用的地層加固方法有降水、冷凍、旋噴和注漿等[3-5]，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，從可靠性、適用性和經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)這些方法進(jìn)行了對(duì)比，最終選擇了全斷面深孔注漿方案。

3 地質(zhì)水文

本區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道處地層從上到下為③4-3細(xì)砂，滲透系數(shù)15m/d;③9-3卵石，滲透系數(shù)為80m/d; 綜合評(píng)定圍巖等級(jí)為Ⅵ級(jí)。分別位于樁底標(biāo)高及樁底以上9.4m處，直徑1800mm擴(kuò)底灌注樁，設(shè)1道直徑3000mm擴(kuò)大頭，位于樁底。本區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道處地下水類型為孔隙潛水，水位高程在聯(lián)絡(luò)通道拱頂以上1.2米。

4 聯(lián)絡(luò)通道及泵房注漿漿液選擇

注漿法是通過(guò)一定的壓力，使?jié){液通過(guò)滲透、填充、劈裂等形式注入到巖土的孔隙、裂隙或空洞中，漿液固結(jié)后，地層的強(qiáng)度和完整性增加，滲透系數(shù)和含水量減小，從而達(dá)到加固地層和堵水的目的[3]。聯(lián)絡(luò)通道注漿漿液選擇必須通過(guò)地質(zhì)條件及地下水情況綜合考慮選用哪種注漿材料。本工程根據(jù)該情況聯(lián)絡(luò)通道地質(zhì)水文情況，選用水泥水玻璃雙漿液材料：水泥標(biāo)號(hào)PO 42.5，水玻璃為46波美度，水采用純凈水。通過(guò)漿液性能分析及該地層施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)本工程地層及含水情況確定本工程不同部位采用的注漿配合比，如表1所示。

5 聯(lián)絡(luò)通道泵房注漿方案

5.1 加固范圍及要求

深孔注漿加固施工采用鉆注一體鉆機(jī)施工，洞內(nèi)支撐架設(shè)完成后，先對(duì)右線管片鉆孔進(jìn)行左側(cè)土體加固，后對(duì)左線管片鉆孔進(jìn)行右側(cè)土體加固。對(duì)聯(lián)絡(luò)通道洞身范圍及聯(lián)絡(luò)通道四周3m范圍的土體進(jìn)行加固，加固采用深孔注漿，加固完成后，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)滿足要求后方可開(kāi)挖聯(lián)絡(luò)通道。

5.2 注漿孔設(shè)計(jì)及施工工藝

在聯(lián)絡(luò)通道左右線對(duì)稱設(shè)施注漿孔：?jiǎn)蝹?cè)注漿孔呈現(xiàn)環(huán)向放射狀，共設(shè)置三環(huán)注漿孔，在聯(lián)絡(luò)通道中線豎向再布置一列加強(qiáng)孔，如圖1、圖2所示?？着c孔之間的水平距離為300mm，豎直距離為300mm，考慮到盾構(gòu)管片為曲面狀，孔位偏差應(yīng)控制在50mm以內(nèi)。

深孔注漿加固采用環(huán)狀螺旋式鉆孔，在最外一圈孔位成孔后，先注入水玻璃磷酸化學(xué)漿液，填充砂卵層較大孔隙，封閉地下流動(dòng)水，控制加固范圍，然后注入調(diào)配好的水泥水玻璃雙液漿，在加固范圍內(nèi)逐漸填充孔隙、擠壓孔隙水，進(jìn)行該孔位影響半徑內(nèi)的土體加固，通過(guò)注漿參數(shù)確定孔位注漿完成后，進(jìn)行下個(gè)孔位施工。注漿采用由外圈向內(nèi)圈逐步加固地層，排出孔隙水，注漿完成后，在聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖土體外側(cè)形成3m厚的隔水加固層，具體施工工藝流程如圖3所示。

6 注漿效果檢測(cè)與分析

深孔注漿完成后，開(kāi)挖觀測(cè)加固效果，如圖4所示。在加固地層打設(shè)探孔觀測(cè)深部加固效果，探孔打設(shè)深度為4m，探孔布置呈環(huán)向布置，上部距開(kāi)挖輪廓線1m水平設(shè)置兩孔間隔1.5m，左右距開(kāi)挖輪廓線1m豎向設(shè)置兩孔間隔1.5m，聯(lián)絡(luò)通道中心線上下間隔1.5m布置兩個(gè)探孔，共8個(gè)探孔。在每個(gè)探孔口設(shè)置接水裝置，通過(guò)記錄單位時(shí)間內(nèi)的滲水量按照達(dá)西定律計(jì)算各個(gè)部位的近似滲透系數(shù)如表2所示。

通過(guò)表2可以看出：不通孔位處的單位時(shí)間滲水量均不通，總體特征表現(xiàn)為中心區(qū)域和上部區(qū)域滲水量小，滲透性小，而兩側(cè)區(qū)域滲水量較大，滲透系數(shù)較大;但是單孔最大單位滲水量為6.9×10-5L/S，相對(duì)應(yīng)的滲透系數(shù)為4.188×10-8cm/s<設(shè)計(jì)滲透系數(shù)1.0×10-7cm/s。證明注漿加固對(duì)地下水的滲流路徑有很好的封閉效果，在加固區(qū)域形成了穩(wěn)定的封水帷幕。

在泵房止?jié){墻破除前在開(kāi)挖輪廓范圍內(nèi)均勻設(shè)置4排檢查孔，每排設(shè)置兩個(gè)探孔，均采用取芯機(jī)抽取土體芯樣，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果如表3，從表中可以看出： 土體強(qiáng)度均控制在1～4MPa 之間，注漿加固抽樣的8個(gè)試件均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（ 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)注漿加固強(qiáng)度不小于1.0MPa） 。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果顯示本次注漿固結(jié)土體強(qiáng)度基本滿足設(shè)計(jì)要求，具備了下步開(kāi)挖條件。

7 結(jié)語(yǔ)

本聯(lián)絡(luò)通道及泵房所處地層地質(zhì)條件及地面環(huán)境均較復(fù)雜，地下水豐富，如何做好聯(lián)絡(luò)通道及泵房外圍土體止水及保證開(kāi)挖穩(wěn)定為本工程重中之重。本工程采用深孔注漿加固方式不僅有效加固開(kāi)挖輪廓線以外土體，同時(shí)對(duì)泵房周圍土體開(kāi)挖形成新的初期支護(hù)作用，更加強(qiáng)了周圍土體的穩(wěn)定性。通過(guò)本次工程實(shí)踐，證明在該種地質(zhì)情況下可采用此方法進(jìn)行施工。

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