地鐵站站后端區(qū)挖隧道全斷面注漿監(jiān)理質(zhì)量控制要點(diǎn)—以北京地鐵16號(hào)線豐臺(tái)站項(xiàng)目為例

李子剛（北京賽瑞斯國際工程咨詢有限公司， 北京 100070）

0 引 言

北京地鐵16號(hào)線豐臺(tái)站后三線暗挖區(qū)間，受地面拆遷條件的制約，政府嚴(yán)格限制施工降水，不能降水施工，因此，設(shè)計(jì)采用洞內(nèi)深孔注漿止水的方案。

1 工程概況

1.1 工程及設(shè)計(jì)概況

1.1.1 區(qū)間工程概況

豐臺(tái)站－豐臺(tái)站站后三線端頭區(qū)間（含施工堅(jiān)井）為三個(gè)單洞單線斷面，全部采用礦山法施工，兩側(cè)為正線，中間為停車線。區(qū)間一期施工范圍采用截水帷幕設(shè)計(jì)已完成，設(shè)計(jì)全部采用地下素連續(xù)墻截水帷幕施工方式。區(qū)間隧道結(jié)均為馬蹄形標(biāo)準(zhǔn)斷面復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，斷面最大開挖尺寸6.60 m×6.72 m，工法為臺(tái)階法。

1.1.2 全斷面深孔注漿設(shè)計(jì)概況

二期范圍剩余左線全長76 m；右線全長86 m；停車線全長82 m。二期施工范圍內(nèi)地面存在大量建筑未拆遷，且拆遷時(shí)間不定，無法施工連續(xù)墻截水帷幕。為保證暗挖區(qū)間的無水作業(yè)，經(jīng)各研討、方案比選，提出將該范圍采取地下全斷面注漿止水措施，取消原設(shè)計(jì)的地連墻截水帷幕。水位線位于左線、右線下半斷面及停車線全斷面。左線及右線采用半斷面注漿，停車線采用全斷面注漿。注漿加固范圍見圖1、圖2和圖3。注漿材料選用水泥-水玻璃雙液漿。

圖1 隧道停車線全斷面注漿加固范圍

圖2 隧道左、右線半斷面注漿加固范圍

圖3 注漿加固范圍圖

1.2 周邊環(huán)境情況

依據(jù)巖土工程勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)勘察，區(qū)間正線隧道上方為部分單層建筑、國鐵行包庫工程、鋼筋加工廠施工用地、無主要道路、無重要地下管線。

1.3 工程地質(zhì)、水文情況

1.3.1 各土層巖性及分布特征概述

各土層巖性及分布特征，如表1所示。

表1 隧道圍巖分級(jí)及巖土施工工程分級(jí)一覽表

1.3.2 水文地質(zhì)

本建工程沿線地面下約54.0 m深度范圍內(nèi)的松散沉積層中主要分布一層地下水，地下水類型為潛水，含水層主要為砂、卵石層。擬建場(chǎng)區(qū)地下水賦存于較厚層的卵礫石地層中，為單一含水層中賦存的潛水，具有較為穩(wěn)定的潛水面。潛水天然動(dòng)態(tài)類型屬滲入～徑流型，主要接受大氣降水入滲、地下水側(cè)向徑流等方式補(bǔ)給，以地下水側(cè)向徑流和人工開采等方式排泄。

根據(jù)工程勘察報(bào)告顯示，本工程施工期不利水位標(biāo)高為24.900 m，與實(shí)測(cè)相符。地下水位高于區(qū)間停車線結(jié)構(gòu)，位于左線及右線斷面中部。暗挖區(qū)間整體位于卵石④、⑤層中（見圖4）。

圖4 導(dǎo)洞水位情況及注漿加固范圍示意圖

本工程不屬于化學(xué)腐蝕環(huán)境、不屬于大氣污染環(huán)境。

1.4 工程重難點(diǎn)分析及對(duì)應(yīng)措施

工程重難點(diǎn)分析及對(duì)應(yīng)措施，如表2所示。

表2 工程重難點(diǎn)分析及對(duì)應(yīng)措施

1.5 施工風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急措施

制定隧道防坍塌、突泥、突水、搶險(xiǎn)救災(zāi)等應(yīng)急預(yù)案、防控方案。

在施工前，應(yīng)對(duì)加固體的強(qiáng)度及滲透情況進(jìn)行檢驗(yàn)，并在施工時(shí)對(duì)地下水位變化和加固體滲漏情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦地下水位發(fā)生變化應(yīng)立即采取注漿封水、應(yīng)急疏干等措施以保證施工安全，同時(shí)立即會(huì)知各方，協(xié)商解決。

在隧道開挖前保證施工完成足夠的應(yīng)急降水井，保證一旦發(fā)生注漿體失效時(shí)，可使地下水位降低至隧道底板以下0.5 m，以保證工程安全。

2 主要施工工藝及技術(shù)方案

2.1 施工工藝

2.1.1 停車線注漿施工工藝

根據(jù)設(shè)計(jì)、地層、圍巖巖性、地下水位、注漿試驗(yàn)情況等選擇合適的注漿工藝。

停車線施工采用前進(jìn)式分段注漿。前進(jìn)式分段注漿是鉆、注交替作業(yè)的一種注漿方式，即在施工中，實(shí)施鉆一段、注一段，再鉆一段、再注一段的鉆、注交替方式進(jìn)行鉆孔注漿施工。每次鉆孔注漿分段長度1.5 m～2 m。止?jié){方式采用孔口管法蘭盤止?jié){。前進(jìn)式分段注漿施工工藝流程如圖5所示，鉆孔注漿施工模式如圖6所示。

圖5 前進(jìn)式分段注漿施工工藝流程圖

圖6 前進(jìn)式分段鉆孔注漿施工模式圖

2.1.2 左、右線注漿工藝

左、右線施工采用后退式注漿方式。分節(jié)鉆孔，每節(jié)長度為2.0 m，兩節(jié)之間采用雙孔專用接頭和專用鉆頭鉆孔。工藝流程及施工模式，如圖7和圖8所示。

圖7 后退式深孔注漿工藝流程圖

2.2 注漿加固方案

2.3 停車線全斷面注漿加固

注漿截水帷幕注漿孔孔位分布在上下兩個(gè)半斷面，共11排，其中上半斷面52孔；下半斷面底部共上下兩排，13孔，共65孔。使用φ73 mm鉆桿成孔，帷幕壁厚3 m。

2.4 左、右線半斷面注漿加固

左、右線半斷面注漿加固孔位分布在下半斷面，9排，54孔，使用φ45 mm鉆桿成孔?？孜徊贾脠D參見停車線下半斷面。

3 監(jiān)理質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 注漿原材料材質(zhì)

要保證原材料具有良好的可注性，同時(shí)具有黏結(jié)力，有一定強(qiáng)度，具有耐久性和穩(wěn)定性，是耐侵蝕性材料，無毒并對(duì)環(huán)境污染小，注漿工藝簡(jiǎn)單，操作方便、安全并滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.2 注漿機(jī)具

要關(guān)注注漿機(jī)具的性能及可靠性，保證注漿機(jī)具符合設(shè)計(jì)及環(huán)保要求，檢查合格證、性能并進(jìn)行試運(yùn)行。

3.3 注漿配合比及配制

注漿范圍內(nèi)水層較深，且為潛水層，采用流動(dòng)性強(qiáng)、滲透性強(qiáng)、濃度大、速凝等特征的漿液。A液：水泥漿采用普通硅酸鹽P.O42.5水泥，配合比為水：水泥＝1:0.8；B液：水玻璃采用濃度42Be’，配合比為水玻璃:水＝1:1；C液：速凝劑。A液與B液配比1:1，B液與C液配比為1:1。A液與B液、B液與C液的使用量各占總量的約50%。配制雙液漿漿液凝膠時(shí)間為：B液與C液5 s～10 s，A液與B液60 s～90 s。

3.4 注漿壓力及注漿量

注漿壓力和注漿量根據(jù)試驗(yàn)確定，注漿終壓全斷面注漿為1.0 MPa～1.5 MPa，半斷面注漿為1.5 MPa～2 MPa；漿液擴(kuò)散半徑為800 mm。檢查計(jì)量裝置、壓力表等。

3.5 鉆孔施工

由于地層復(fù)雜，鵝卵石大，選擇合適的較大功率的坑道鉆機(jī)及履帶式潛孔液壓鉆機(jī)，縮短成孔時(shí)間。

鉆機(jī)定位準(zhǔn)確，偏差不大于5 cm。鉆桿角度不得大于1°。鉆孔時(shí)密切觀察鉆孔進(jìn)度，如發(fā)生涌水情況，應(yīng)立即停止鉆孔先進(jìn)行注漿止水（0.3 Mpa～1 Mpa），并確認(rèn)效果后，方可停止注漿向前繼續(xù)鉆孔施工。

每一斷面完成一個(gè)循環(huán)，全斷面一次注漿10 m～12 m，開挖進(jìn)尺9 m：半斷面一次注漿8 m，開挖進(jìn)尺6 m，保證洞內(nèi)無水作業(yè)。

3.6 注漿施工

注漿按程序施工，注漿次序由兩側(cè)對(duì)稱向中間進(jìn)行，自上而下逐孔注漿。每段進(jìn)漿要準(zhǔn)確，注漿壓力一定要嚴(yán)格控制，專人操作。當(dāng)壓力突然上升或從孔壁溢漿，應(yīng)立即停止注漿，每段注漿量應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和試驗(yàn)優(yōu)化值進(jìn)行，跑漿時(shí)，應(yīng)采取措施確保注漿量滿足設(shè)計(jì)要求。注漿完成后，應(yīng)采用措施保證注漿不溢漿、跑漿。

因地質(zhì)問題地層吸不進(jìn)漿時(shí)，應(yīng)采取選擇合理的注漿終壓，采用高壓注漿泵，調(diào)整注漿材料等措施，特別是地層吸漿量小時(shí)，應(yīng)采取注水泥漿，不應(yīng)繼續(xù)注雙液漿。

用檢查注漿量檢查注漿效果，因?yàn)樽{方法為周邊單排固結(jié)注漿，開挖后檢查地層固結(jié)厚度，如達(dá)不到要求，及時(shí)調(diào)整漿液配合比，改善注漿工藝。注漿調(diào)整措施為：（1）冒漿，注漿過程中，由于漿液的進(jìn)入，引起地層變化，封閉強(qiáng)度較低的地方，可能冒漿，在冒漿處加以堵塞的同時(shí)改注B液與C液，停止冒漿時(shí)注A液與B液；（2）注漿壓力變化，注漿過程中，如果壓力過低，檢查是否有漏漿或漿液是否通過地下空洞流走，壓力過高檢查管路或混合器是否堵塞，注漿開始?jí)毫^低，隨著圍巖空隙被填充，需要一定壓力劈開裂隙才能繼續(xù)進(jìn)漿；（3）注漿量調(diào)整，地層的注漿量是否適宜直接影響地層加固及止水效果，采用隔孔注入方式，可避免注漿孔互相影響，使后注孔起到補(bǔ)充先注孔的作用，保證土體漿液擴(kuò)散均勻。

根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)采取并調(diào)整適合的注漿方式：（1）分區(qū)注漿，根據(jù)注漿試驗(yàn)段試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定每區(qū)的注漿材料和注漿參數(shù)；（2）跳孔注漿，跳孔注漿可以有效地逐步實(shí)現(xiàn)約束注漿，使?jié){液逐漸達(dá)到擠壓密實(shí)，促進(jìn)注漿帷幕的連續(xù)性，并且通過逐步提高注漿壓力，有利于漿液的擴(kuò)散和提高漿液結(jié)石體的密實(shí)性；（3）由上游到下游，當(dāng)存在著較大的水流時(shí)，應(yīng)考慮水流對(duì)注漿效果的影響，防止上游注漿時(shí)漿液順流而下造成漿液不斷流失；（4）由下層到上層，由于漿液存在重力作用，鉆孔中泥砂也會(huì)對(duì)下部造成堆積，宜采用由下至上地逐步提升的注漿順序；（5）由外側(cè)到內(nèi)側(cè)，由外到內(nèi)進(jìn)行注漿，易將注漿區(qū)域圍住形成注漿區(qū)域的擠密、壓實(shí)，有效地實(shí)現(xiàn)約束注漿，提高注漿效果；（6）定量-定壓相結(jié)合，注漿擴(kuò)散半徑是一個(gè)選取值，不代表漿液在地層中最大的擴(kuò)散距離，當(dāng)采取跳孔分序注漿時(shí)，對(duì)先序孔往往采取定量注漿，對(duì)后序孔采取定壓注漿。

3.7 注漿效果檢查

對(duì)隧道開挖面觀察其滲透性及長期滲流穩(wěn)定性，宏觀評(píng)定注漿加固效果。開挖掌子面應(yīng)漿液填充飽滿，能自穩(wěn)，無水或少水，且滿足安全要求；徑向注漿、填充注漿后隧道周圍滲漏水明顯減少。

一個(gè)循環(huán)注漿結(jié)束后，對(duì)注漿采取分析法、鉆孔檢查法和無損檢測(cè)法等方法對(duì)注漿效果作出定量評(píng)價(jià)，不合格必須進(jìn)行補(bǔ)充注漿。布孔的重點(diǎn)是地質(zhì)條件不好的地段以及注漿質(zhì)量較差或有疑問的部位。

3.8 止?jié){墻封閉

注漿每一循環(huán)施工時(shí)，須在注漿面處設(shè)置一道止?jié){墻。止?jié){墻嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工，做到“快封閉”。施工時(shí)嚴(yán)格控制注漿壓力，防止注漿工作面及臺(tái)階處出現(xiàn)噴漿現(xiàn)象。止?jié){墻施工強(qiáng)度達(dá)到要求方可進(jìn)行下道工序。

3.9 監(jiān)控量測(cè)

在注漿工程實(shí)施之前，對(duì)一定范圍內(nèi)建（構(gòu)）筑物、管線布設(shè)沉降、洞內(nèi)收斂、拱頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)出現(xiàn)涌水、仰拱隆部位進(jìn)行隧道加密監(jiān)測(cè)。該工程隆起處測(cè)點(diǎn)累計(jì)變化最大為4 mm，至夾砂層處數(shù)據(jù)變化增大臨近預(yù)警值，施工中周邊地表無新增加裂縫及沉陷，隧道拱頂及井壁無裂痕，全程未出現(xiàn)預(yù)警，監(jiān)測(cè)頻率為1次/1天，風(fēng)險(xiǎn)可控。

鉆孔過程中做好鉆探詳細(xì)記錄，包括鉆孔進(jìn)尺、起止深度、土層性質(zhì)、地下水情況等，注漿堵水防滲注漿過程中應(yīng)對(duì)受注地層連續(xù)監(jiān)測(cè)，并觀測(cè)地面或鄰近的建(構(gòu))筑物的變形情況，嚴(yán)格控制變形值?！扒诹繙y(cè)”，堅(jiān)持監(jiān)控量測(cè)結(jié)果反饋指導(dǎo)施工，信息化施工。對(duì)承包商的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行復(fù)核和復(fù)測(cè)。核對(duì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

4 施工中出現(xiàn)的問題及采取措施

4.1 卵石層成孔困難

成孔鉆進(jìn)時(shí)，卵石強(qiáng)度大，大粒徑卵石密度大，易出現(xiàn)成孔困難、時(shí)間長、抱鉆、糊鉆、鉆頭嚴(yán)重磨損、斷桿等現(xiàn)象。選擇適合巖層的全斷面硬質(zhì)合金鉆頭、鉆桿沖洗液。

4.2 出現(xiàn)涌水現(xiàn)象

由于地層地質(zhì)變化，停車線開挖至某里程出現(xiàn)夾砂層。即使整體漿脈分布良好，但水壓大，砂層漿液損失率大，致使局部出現(xiàn)漿液分布不均勻，出現(xiàn)孔洞，涌水。立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，組織人員碼沙袋、做引流，定位打孔，同步封面注漿，采取速凝漿液止水填充。有效止水后，進(jìn)行補(bǔ)漿。

增加鉆孔，孔數(shù)由65個(gè)增至98個(gè)，由于打孔時(shí)反水反沙量變大，注漿順序相應(yīng)調(diào)整，判斷水路來源，逐步封堵水頭。

“短開挖”，縮短注漿深度，由12 m減小為9 m，增加加固外擴(kuò)范圍土體，由外擴(kuò)3 m增至4 m（依據(jù)實(shí)際注漿量反算），開挖6 m。調(diào)整鉆孔角度、外插角，確?？啄┒藬U(kuò)散漿脈可以形成有效搭接，極大避免了安全隱患的發(fā)生，但每一注漿周期、費(fèi)用有所增加。

縮小發(fā)散角度，保證漿液咬合，使地層固結(jié)為一個(gè)整體，把雙控（壓力和注漿量）變?yōu)閱慰兀ㄗ{量滿足壓力要求）。

優(yōu)化漿液比例，增加注漿量，針對(duì)砂層加大化學(xué)漿、雙液漿用量，化學(xué)漿為液態(tài)擴(kuò)散止水，雙液漿為小顆粒狀填充及增加強(qiáng)度。

卵石層止?jié){墻由預(yù)留2 m，改為預(yù)留3 m。

4.3 注漿后土體開挖困難

注漿及因滲漏增加孔位加大注漿后，土體強(qiáng)度增高，增大注漿量后開挖困難。采用小型液壓破碎錘，人工風(fēng)鎬處理邊角。

4.4 注漿過程中臨時(shí)仰拱局部隆起

為使壓漿密實(shí)，滿足壓力要求，導(dǎo)致下導(dǎo)洞臨時(shí)仰拱局部隆起。采取多打孔少注漿，下導(dǎo)洞注漿前在上導(dǎo)洞臨時(shí)仰拱上做支撐等措施，最大程度減少仰拱變形。

4.5 夾砂層注漿量增大

隧道開挖過程中遇夾砂層，按實(shí)際情況加大設(shè)計(jì)注漿范圍。本區(qū)間所處的卵石層，具有富水高滲透的特性，3 m的注漿范圍難以保證全斷面止水效果，擴(kuò)大加固范圍至4 m。根據(jù)注漿量反算，此段夾砂層孔隙率最大達(dá)到0.51。

4.6 對(duì)施工進(jìn)度的影響

注漿施工和初支開挖工期長，需要分段一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán)推進(jìn)，如出現(xiàn)局部滲漏水情況，須采取局部的臨時(shí)封端-加強(qiáng)補(bǔ)注漿-再破面開挖措施，對(duì)施工進(jìn)度有一定制約。事先應(yīng)考慮施工進(jìn)度的這一影響。

5 結(jié) 語

該工程隧道全斷面注漿，最大的優(yōu)勢(shì)為采用最為普通水泥-水玻璃雙液漿，材料來源廣泛，工法簡(jiǎn)單，工藝成熟，成本低廉。尤其與類似工況其他工程相比止水效果較好，普遍受到好評(píng)，取得了成功。

該方法取消地面地開挖、連墻截水帷幕施做、地面征地、建構(gòu)物動(dòng)遷等繁雜冗長的程序。節(jié)省導(dǎo)墻、導(dǎo)墻鋼筋、地連墻、地連墻回填砂、三重管高壓旋噴樁施工。經(jīng)成本核算，節(jié)約資金數(shù)百萬元，技術(shù)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益好。

對(duì)于類似工況條件下的隧道開挖，該方法仍不失為一種值得借鑒的工法。