WSS 注漿加固技術(shù)在盾構(gòu)橫通道施工中的應(yīng)用

汪偉

（中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司）

1 WSS 注漿技術(shù)概述

WSS 注漿技術(shù)，指的是利用同步注漿機(jī)對由雙重管鉆至預(yù)定深度的鉆孔進(jìn)行后退式注漿的技術(shù)[1]。注漿液分A、B、C 液三種。A 液即水玻璃溶液，具體是將水與濃度為40Be 的水玻璃按照1∶1 的體積比混合得到。B 液為磷酸溶液，采用含量85%磷酸原液與水按質(zhì)量比1:10～1:15 進(jìn)行混合稀釋。C 液由水與P.O42.5 普通硅酸鹽水泥混合而成，其質(zhì)量比控制在0.75:1～1:1 之間。在雙重管鉆孔結(jié)束后，將A、B 液按體積比1:1 混合而成的漿液注入鉆孔，不僅擠出土層顆粒間的水分，而且起到封孔的作用。最后注入由A、C 液按體積比1:1 混合而成的漿液，該漿液具有增大土層內(nèi)摩擦角和粘結(jié)力的效果，進(jìn)而可以增強(qiáng)土層密實度和粘接強(qiáng)度，達(dá)到加固土體的目的。

1.1 WSS 注漿技術(shù)特點(diǎn)

⑴鉆機(jī)在使用二重管鉆孔達(dá)到預(yù)定深度過程中，二重管可用混合好的雙液進(jìn)行注漿。在管頭的30cm 混合器能實現(xiàn)雙液充分混合。

⑵注漿管可以正反旋轉(zhuǎn)進(jìn)行注漿，避免出現(xiàn)漿液溢流和鉆卡卡死現(xiàn)象?？晒?jié)約注漿管的一次性投入成本，且有利于保護(hù)環(huán)境。

⑶漿液有兩種，即懸濁型和溶液型。前者由A、C 液組成，后者則由A、B 液混合而成?？紤]到漿液對土層的滲透性較強(qiáng)，因此使用人工來調(diào)節(jié)注漿壓力以及調(diào)整漿液配比，達(dá)到管控注漿范圍、調(diào)節(jié)凝結(jié)時間的效果。復(fù)合注入施工可以滿足不同的施工要求。

⑷在漿液混合器的作用下，兩種漿液在出管時具有良好的均勻性，防止發(fā)生堵管。

⑸通常來說，采取地面垂直注漿或者在隧道周圍實施傾斜注漿可以達(dá)到土體加固的目的。注意，水平超前注漿作業(yè)在調(diào)整的注漿壓力基礎(chǔ)上開展。

⑹整個施工過程可連續(xù)作業(yè)。

⑺注漿的材料包括水泥、水玻璃、磷酸，這些材料來源廣泛。

⑻鉆機(jī)體型小且移動便捷，可以運(yùn)用在施工環(huán)境復(fù)雜的情況下。

⑼注漿過程中，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)整漿液強(qiáng)度、硬化時間、滲透性能。

⑽該施工工藝具有硬化劑無毒、固結(jié)后土體不收縮、漿液不流失的特點(diǎn)，使地下水資源和周圍環(huán)境免受污染。

⑾該工藝適用于各種土層甚至是巖層。

1.2 WSS 注漿技術(shù)適用范圍

⑴地下及隧道工程。加固并改良豎井洞口周邊地層的土體、地下管線保護(hù)、地面建筑物基礎(chǔ)注漿加固等。

⑵深基坑工程。通過基坑周圍土體的加固改良，防止基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水和地面沉降塌陷，也可以有效保護(hù)基坑周圍建（構(gòu)）筑物和地下管線等。

⑶既有建（構(gòu)）筑物以及擬建建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)加固。使用WSS 注漿技術(shù)可以增強(qiáng)地基承載力，有效管控地基沉降量、沉降差以及沉降速率。

1.3 WSS 注漿技術(shù)工藝流程

⑴鉆孔。鉆孔位置及孔間距需結(jié)合擴(kuò)散半徑，一般在1～1.5m。

⑵設(shè)置注漿系統(tǒng)。在預(yù)定深度設(shè)置注漿管后，連接注漿管和注漿系統(tǒng)。向注漿管加入清水，使其在漿液混合器端部流出。

⑶在后盤調(diào)制好足夠的漿液，以實現(xiàn)漿液供應(yīng)的連續(xù)性。

⑷注漿。注漿過程中注意嚴(yán)格控制注漿壓力。當(dāng)某點(diǎn)的壓力值≤設(shè)定壓力時，慢慢地提升注漿管約30～50cm。根據(jù)施工需要，每孔可分段進(jìn)行。在多孔情況下需按照間隔注漿的原則分孔序。

⑸注漿完成后將注漿管清洗干凈，密封注漿孔使其恢復(fù)原狀。

2 WSS 注漿技術(shù)在盾構(gòu)橫通道的應(yīng)用

2.1 工程概況

珠機(jī)二期三灶隧道盾構(gòu)區(qū)間位于珠海市金灣區(qū)，隧道全長2150m，線路左側(cè)臨海。區(qū)間設(shè)5 座橫通道，其中2#橫通道兼作泵房，主要處于淤泥、粉質(zhì)黏土層和粗砂層中。設(shè)計采用φ800mm@500mm 旋噴樁進(jìn)行咬合加固，加固豎向范圍為橫通道拱頂以上4.0m 至底以下3.0m，縱向范圍為通道兩側(cè)3.0m 以內(nèi)。旋噴樁采用42.5 及以上的普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比為1:1～1:1.5，用于土體加固的水泥用量＞600kg/m3。旋噴樁加固后的土體滲透系數(shù)＜10-7cm/s，并且28d 后土體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥2MPa。

2#橫通道在施工前，經(jīng)現(xiàn)場對開挖部位管片水平探孔抽芯檢測，其砂層范圍內(nèi)具有較大的承壓水流。由于橫通道所處地層受潮汐影響，對橫通道周邊區(qū)域進(jìn)行短期排水后仍不見水流減少或水壓降低現(xiàn)象，由此確定加固區(qū)范圍內(nèi)在排水后仍存在水流通道。圖1 為橫通道管片在水平探孔過程中出現(xiàn)的涌水涌沙情況。

圖1 橫通道管片水平探孔涌水涌沙情況

2.2 WSS 注漿加固

為了確保橫通道施工的安全和消除對成型管片的影響，對開挖處管片進(jìn)行WSS 注漿加固。加固完成后通過水平探孔抽芯檢測加固體質(zhì)量，在保證無滲漏水前提下，加固體質(zhì)量符合設(shè)計要求后方可開挖。圖2 為WSS土體注漿加固圖，圖3 為2#橫通道管片WSS 注漿加固布孔圖?；诓伎讏D和設(shè)計每延米水泥用量能夠計算得到總水泥用量。

圖2 2#橫通道管片WSS 注漿加固示意圖

圖3 2#橫通道管片WSS 注漿加固布孔圖

為了防止注漿施工引起成型管片張裂、隆起錯臺、崩裂等不利影響，注漿施工嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)交底要求，并加固開挖處管片，具體為：

⑴保證橫通道前后環(huán)管片的連接螺栓拉緊，管片間的連接要緊密。對兩側(cè)相鄰5 環(huán)管片作縱向拉緊，避免管片松弛對密封防水效果產(chǎn)生不利影響。

⑵開口兩側(cè)相鄰各5 環(huán)管片之間，采取I18 型工字鋼焊接在管片內(nèi)側(cè)，防止管片因受注漿影響而松動。在盾構(gòu)隧道內(nèi)部使用16、18、22 工字鋼對橫通道兩側(cè)2 環(huán)內(nèi)管片進(jìn)行支撐，在管片主要受力部位設(shè)立多個22 工字鋼的支撐點(diǎn)，其余采用I18，每處與管片接觸位置設(shè)I18 工字鋼，并于管片界面增設(shè)2mm 厚橡膠墊，防止破壞管片結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)上下支撐點(diǎn)的剛度。

2.3 WSS 注漿加固質(zhì)量保證措施

⑴鉆孔。以施工設(shè)計圖為依據(jù)安排鉆孔位并復(fù)核。明確鉆機(jī)鉆孔的位置，雙重管鉆頭位置誤差不能超過20mm、垂直度誤差則不能超過1°。使用二重管進(jìn)行鉆孔，觀察鉆機(jī)鉆進(jìn)的尺寸和產(chǎn)生的溢水情況。一旦發(fā)生涌水問題必須馬上停止鉆孔，對鉆孔實施注漿，止水后才能繼續(xù)鉆孔。

⑵確保配料的計量工具檢驗合格，根據(jù)設(shè)計好的配比配置漿液。

⑶按照施工設(shè)計的程序注漿?？刂坪眠M(jìn)漿量，注漿壓力需保持在1MPa 以內(nèi)。安排專業(yè)的技術(shù)人員對注漿方向進(jìn)行操作，若發(fā)生孔壁、地面跑漿或者溢漿問題，暫停注漿作業(yè)，待解決問題后方可繼續(xù)作業(yè)，保證土體加固的注漿量充足。

⑷注漿作業(yè)完成后應(yīng)檢查效果，確保不溢漿、不跑漿。

⑸由專人負(fù)責(zé)每道工序的操作記錄。

⑹監(jiān)測注漿全過程，避免地面發(fā)生冒水溢漿、施工加固地段地面隆起或沉降等現(xiàn)象。

3 WSS 注漿加固效果檢測

在WSS 注漿加固施工過程中，嚴(yán)格管控每一項施工參數(shù)，實時監(jiān)測施工過程，以防成型管片無注漿導(dǎo)致隆起錯臺、張裂、滲漏水現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場水平探孔抽芯檢測，加固體質(zhì)量符合設(shè)計要求，橫通道開挖后土體穩(wěn)定，加固效果良好。圖4 為WSS 注漿加固后的土體，圖5 為成型管片的外觀效果。

圖4 WSS 注漿加固后土體

圖5 成型管片外觀效果

4 結(jié)語

WSS 注漿技術(shù)具有快速加固土體、施工操作簡便等特點(diǎn)，在不同地質(zhì)條件下的土體加固施工中取得廣泛的應(yīng)用，特別是在一些搶險工程中顯示巨大的優(yōu)越性。該技術(shù)成功應(yīng)用于珠機(jī)二期三灶隧道盾構(gòu)橫通道周圍土體的加固，具有一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。隨著地鐵工程的快速發(fā)展，未來WSS 注漿技術(shù)的應(yīng)用將越來越廣泛。