WSS技術(shù)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)堵漏中的應(yīng)用

黃焱暉, 相龍勝, 高順宇

(中交隧道工程局有限公司南京分公司,江蘇 南京 210000)

0 引言

當(dāng)?shù)叵鹿こ坛霈F(xiàn)涌水涌砂情況時，采取的常見對策為WSS注漿。使用不同配比的雙液漿初凝時間不同,對于涌水涌砂的處理效果不同。本文為使止水效果達(dá)到最佳，在研究不同配比雙液漿性能的前提下，再次試驗(yàn)佐證現(xiàn)場應(yīng)用情況，并查看現(xiàn)場止水效果。

1 工程概況

太平路北站為某市地鐵2號線一期工程車站，位于交叉路口，東西向敷設(shè)，與遠(yuǎn)期3號線，同本站形成T型換乘。車站結(jié)構(gòu)為地下兩層島式，換乘節(jié)點(diǎn)處于地下14.7～25.66 m，為地下三層。本工程主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)，采取明挖法施工，并采用附加柔性全包防水設(shè)計(jì)，地下車站防水等級為一級，要求建筑物表面無滲水、無濕漬。

工程地質(zhì)條件分析：本站場地位于沖-海積新三角洲平原(Ⅱ3區(qū))，平均高程處于3.5 m左右，地勢平緩，存在眾多溝渠，表層以砂性土為主，存在洪水和高潮位的隱患，雖然地面沉降災(zāi)害危險性不大，但淺層存在潛水和第Ⅰ承壓水，水層發(fā)育廣泛，水量充足，在水動力作用下，容易出現(xiàn)流水、流沙、突涌等現(xiàn)象。

2 漿液制備

水泥-水玻璃漿液的主要原材料是水泥和水玻璃，按一定的比例配置，采用雙液方式注入。這種漿液解決了如下幾個問題：單液水泥漿凝結(jié)時間長，泥漿凝結(jié)效果難以控制及動水條件下結(jié)石率低。加入水玻璃后，水泥漿的凝結(jié)時間大大降低，提高了水泥注漿效果，水泥注漿的范圍也隨之?dāng)U大[1]。水泥-水玻璃漿液適用于深基坑開挖過程中出現(xiàn)大涌水、突泥封堵及巖溶流塑粒土的劈裂固結(jié)，在地下水流速較大的地層中采用這種混合型漿液可達(dá)到快速堵漏的目的，也可用于防滲和地基加固，它是地下結(jié)構(gòu)施工中的主要注漿材料。

現(xiàn)場攪拌桶直徑118 cm，高77 cm可容納體積為0.842 m3。

采用的水玻璃應(yīng)滿足初凝時間3 h以上和終凝時間較長的要求，宜采用強(qiáng)度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，過期或者受潮變質(zhì)的水泥不得使用；由于注漿施工水泥消耗量較大(單盤注漿量為0.842 m3，按配合比1∶1計(jì)算，單盤注漿理論水泥用量為1.5 t)；采用符合國家質(zhì)量要求的模數(shù)：2.4～3.2，波美度為37°以上水玻璃,相對密度為1.40～1.46 g/cm2。采用不同波美度的水玻璃與水泥漿進(jìn)行配比，以及在同種波美度水玻璃與水泥漿材料進(jìn)行不同的配比實(shí)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場材料確定雙液漿初凝和出現(xiàn)強(qiáng)度的最佳配比。

實(shí)驗(yàn)過程中稱取一定量的水泥制成水泥漿，加入波美度不同的水玻璃充分反應(yīng)，擇優(yōu)進(jìn)行最佳配比試驗(yàn)，過程中注意記錄時間，過程照片見圖1、圖2。

圖1 試驗(yàn)過程圖

圖2 試驗(yàn)過程圖

(1)選用波美度不同的水玻璃和1∶1配比的水泥漿進(jìn)行1∶1配比,選出最快開始初凝和出現(xiàn)強(qiáng)度的水玻璃。根據(jù)表1數(shù)據(jù)表明波美度37°水玻璃凝固速度較慢，不滿足要求；波美度41°水玻璃凝固速度過快，可能發(fā)生堵管的現(xiàn)象；選用波美度為39°的水玻璃與1∶1配比的水泥漿繼續(xù)進(jìn)行不同的配比。

表1 試驗(yàn)結(jié)果表

(2)從表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)來看，結(jié)合試驗(yàn)情況、現(xiàn)場需求及經(jīng)濟(jì)效益等全面考慮，實(shí)驗(yàn)采用了波美度39°水玻璃和1∶1配比的水泥漿進(jìn)行1∶0.7配比，作為WSS工法所注漿液。

表2 試驗(yàn)結(jié)果表

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 使用場景

當(dāng)出現(xiàn)涌水涌砂時，進(jìn)行坑外降水和對涌水涌砂位置進(jìn)行WSS注漿處理進(jìn)行WSS注漿時，不同的漿液配比導(dǎo)致不同的初凝時間和強(qiáng)度，應(yīng)依現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整[2]。

當(dāng)涌水量較大時，需先使用棉布、木楔等對滲漏點(diǎn)進(jìn)行初步封堵，后采用沙袋、回填土方的方式進(jìn)行反壓，再在基坑外采用WSS工法進(jìn)行雙液漿注漿，從而防止發(fā)生重大事故，詳見圖3、圖4。

圖4 堵漏注漿示意圖

3.2 監(jiān)控測量

為確保WSS注漿不對周邊建筑、地面交通造成影響，注漿過程中密切關(guān)注監(jiān)測數(shù)據(jù)。主要監(jiān)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境兩個重要部位。需重點(diǎn)關(guān)注的監(jiān)測內(nèi)容為地面沉降、建(構(gòu))筑物沉降、管線沉降等，對應(yīng)控制值如表3所示。

表3 監(jiān)測項(xiàng)目控制表

3.3 加固效果

從后續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，WSS加固可有效控制周邊地面沉降。沉降變化速率控制在±0.6 mm/s范圍時，最大沉降值為5 mm以內(nèi)，累計(jì)變化量在±15 mm左右[3]。為安全起見，經(jīng)過WSS注漿后，基坑開挖前仍需進(jìn)行掏槽檢縫。檢縫結(jié)果表明，車站基坑開挖到地下25.66 m位置基面幾乎無滲漏，效果明顯。

4 結(jié)論及建議

(1)WSS工法在太平路北站圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏處加固中取得了良好的土體加固和止水效果，有效地降低了基坑開挖施工風(fēng)險。

(2)采用WSS工法對土體注漿孔位布置需要綜合考慮。需根據(jù)現(xiàn)場需要布置注漿孔位置，確定注漿孔角度。根據(jù)本項(xiàng)目現(xiàn)場情況綜合考慮，注漿孔間距應(yīng)控制在500～800 mm，注漿孔深度不得低于滲漏點(diǎn)2 m以下。原則上宜先注在外圍一周的注漿孔，然后再進(jìn)行中間孔位注漿，使?jié){液在相對封閉的環(huán)境里擴(kuò)散，以更好地固結(jié)土體。

(3)注漿應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，遵循“多設(shè)注漿孔、單孔少注漿”的原則，控制單孔注漿量，單孔注漿壓力宜控制在1.2 MPa以內(nèi)，以免壓力過大對圍護(hù)結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)造成進(jìn)一步破壞。施工前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場需求確定水玻璃波美度、雙液漿配比，確定漿液凝固時間，以達(dá)到最好的加固效果。

(4)土方開挖過程中，應(yīng)提前對可能滲漏點(diǎn)進(jìn)行土體加固，防止出現(xiàn)重大險情。