代鋒

摘要：詳細(xì)論述了溶土洞注漿施工工藝在明挖淺埋地鐵工程施工中的應(yīng)用，并對溶土洞施工工藝及經(jīng)濟(jì)姓優(yōu)劣進(jìn)行了簡述，對后續(xù)溶土洞注漿在施工中的應(yīng)用有一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：溶洞、土洞、注漿、高風(fēng)險區(qū)段

一、工程資料

1.工程概況：廣州市軌道二、八號線延長線北延段從二號線三元里站起到達(dá)嘉禾，施工13標(biāo)地處廣州市白云區(qū)，主要包括上林鎮(zhèn)～嘉禾區(qū)間、永泰～嘉禾區(qū)間明挖段、嘉禾車站和嘉禾車輛段出入段線。其中嘉禾車站為二號線的終點(diǎn)站，三號線的中間站，雙島四層框架結(jié)構(gòu)，車站長332.1m；二號線上嘉區(qū)間總長1516.21m，三號線永嘉區(qū)間總長977.1m；嘉禾車輛段出入段線長為655m。合同總價值4.668億元，合同工期546天，全部采用明挖法施工。

2：地形地貌：所在的場地為農(nóng)田、菜地，現(xiàn)有環(huán)境較開闊，場地平坦，施工條件便利。場地西側(cè)有一南北走向的河涌與出入段線平行，河面距出、入段線圍蔽施工場地的最近距離約23M，施工所占場地內(nèi)還有一條110KV高壓電纜和一條4M寬既有松園路與出、入段線交叉。

3、地質(zhì)特點(diǎn)：區(qū)間及車站穿越地層主要為中粗砂層<3-2>、沖洪積粘性土層<4-1>、可朔狀殘積土層<5C-1B>、硬朔狀殘積土層<5C-2>。下伏基巖為棲霞組灰?guī)r地層，巖溶發(fā)育。地下水主要為松散層孔隙水和巖溶裂隙水，基巖水位變化很不穩(wěn)定。

二、 溶、土洞處理的原則及方法

1、溶、土洞處理的原則

1）對于高風(fēng)險區(qū)段的溶、土洞充填加固，按照以下原則執(zhí)行：

（1）無填充溶、土洞和半填充溶、土洞

對洞徑大于2m且無填充溶、土洞和半填充溶、土洞，先進(jìn)行吹砂處理，后采用注漿加固的方法；投砂處理時在原鉆孔附近（約0.6m）補(bǔ)鉆兩個Φ200的投砂孔，兩投砂孔中心與原鉆孔中心需在同一連線上，兩投砂孔可相互作為出氣孔。投砂后，注漿加固的方法見后面的全充填處理方法。投砂管采用Φ200的PVC套管。投砂孔布置見圖1和圖2所示。

對小于2m的無填充溶、土洞和半填充溶、土洞，可直接采用注漿填充。

（2）全充填溶、土洞或洞徑小于2m的溶、土洞

采用壓力注漿的方法進(jìn)行填充加固，注漿壓力從低到高，間歇、反復(fù)壓漿。

2、注漿工藝

所有鉆孔采用袖閥管注漿。

3、注漿材料

周邊孔：純水泥漿+水玻璃；

中央孔：純水泥漿。

4、注漿壓力和注漿量

周邊孔：以相對小壓力、多次數(shù)、較大量控制；壓力0.6～0.8MPa，3～4次。

中央孔：壓力按0.8～1.0控制，3次。

注漿擴(kuò)散半徑按照1.5m設(shè)計。

5、注漿間歇時間

每次間隔6～10小時。

6、溶洞處理注漿孔平面布置

充填處理前，先進(jìn)行溶、土洞平面范圍的試探測：以揭示到溶、土洞的鉆孔為基準(zhǔn)點(diǎn)，沿垂直隧道方向間隔2.0m施做一排注漿鉆孔，以基本找到洞體邊界為止；注漿孔布置見圖1和圖2所示。

7、溶洞處理施工順序要點(diǎn)

（1）先施做止水、止?jié){帷幕，將處理范圍內(nèi)溶洞與外界溶洞隔離，再處理中間區(qū)域；

（2）先加固水源一側(cè)，發(fā)現(xiàn)漿液流失嚴(yán)重時添加速凝劑，以確保注漿效果；

（3）中間區(qū)域補(bǔ)充孔應(yīng)跳躍施工，以防止跑漿，竄漿現(xiàn)象；

（4）應(yīng)先對洞徑大于2m的無填充、半填充溶洞填砂處理，然后再進(jìn)行其他溶洞注漿填充處理。

8、灌漿加固效果檢查

（1）檢測方法

①采用鉆孔取芯，做抗壓試驗為主，抽水試驗為輔；

②對加固地層做原位標(biāo)貫試驗。

（2）檢測標(biāo)準(zhǔn)

①土洞：采用隨機(jī)原位標(biāo)貫試驗，標(biāo)貫擊數(shù)應(yīng)不小于10擊；

②溶洞：采用隨機(jī)鉆孔取芯，做抗壓試驗，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.15Mpa。

三、施工情況

1 、鉆孔

（1）鉆孔采用GY-1A型鉆機(jī)，鉆孔直徑89～110mm。針對較軟土層采用三頁鉆頭鉆進(jìn)成孔，針對硬土層和破碎巖層采用金鋼鉆頭鉆進(jìn)。

（2）鉆孔順序：以揭示到溶、土洞的詳勘鉆孔為基準(zhǔn)點(diǎn)，沿垂直隧道方案每孔間隔2m施一排注漿鉆孔，以基本找到洞體邊界為止。鉆孔深度為洞底以下0.5m，如果洞底以下0.5m范圍內(nèi)出現(xiàn)泐新的溶洞，則探出新溶洞的邊界一并處理；最后，根據(jù)基本探定的洞體邊界施做其他鉆孔?？咨钸M(jìn)入洞底以下0.5m。

（3）鉆孔過程中采用泥漿循環(huán)護(hù)壁成孔。在鉆至設(shè)計溶、土洞頂板以上 1m時開始取芯，取至設(shè)計溶、土洞底板以下0.5m。通過取出的芯樣可判斷出溶、土洞的位置、高度和填充物特征。

2 、澆注套殼料

（1）套殼料采用P.O32.5R水泥和粘土拌制，施工配合比為水泥：粘土：水=1：1.5：1.88，漿液比重約為1.5，粘度24-26s。

（2）套殼料采用水泥漿攪拌筒拌制。

（3）套殼料澆注：鉆孔結(jié)束后，進(jìn)行清孔，接著將拌制好的套殼料采用GY-1A型鉆機(jī)鉆桿從孔底壓入，利用套殼料比重比泥漿大的特點(diǎn)，將孔內(nèi)泥漿全部置換到孔外，套殼料充滿整個孔內(nèi)。

3 、安放袖閥管

（1）袖閥管采用Φ48的管徑，根據(jù)注漿要求，在溶、土洞頂板以上的部位用實(shí)管，在溶、土洞內(nèi)使用花管，袖閥漿管底部加下悶蓋，頂部加上悶蓋；

（2）止?jié){系統(tǒng)由皮碗式止?jié){塞、花管、寶塔頭和管堵組成，止?jié){塞必須采用雙塞系統(tǒng)，而且一套塞子只能包含一環(huán)灌漿孔。

（3）套殼料澆注完成后，在孔內(nèi)下袖閥管。袖閥管接長采用套管用膠粘連接，在下管過程中為減小袖閥管的浮力，可在管內(nèi)注入清水；

（4）袖閥管沿鉆孔下到溶、土洞底以下0.5m，并露出地表0.3～0.5m；

（5）袖閥管安放完成后，孔內(nèi)地表以下1m范圍內(nèi)采用M7.5砂漿作為止?jié){料進(jìn)行封堵。

4 、注漿

（1）單注漿配置

水泥漿拌制采用P.O32.5R水泥，水灰比為1：1，即每方單液漿配合比為水泥769Kg、水769Kg；

（2）雙液漿配置

經(jīng)多次現(xiàn)場配比試驗，最終確定雙液漿配比：

①水泥漿拌制采用P.O32.5R水泥，水灰比為1：1；

②在現(xiàn)場將玻美度為40°的水玻璃稀釋至16°；

③雙液漿混合后，現(xiàn)場試驗失去可泵性的時間為60秒，則雙液漿配合比為：

使用雙液注漿機(jī)：1：1.4：0.4（質(zhì)量比）

使用BW-150型注漿機(jī)（注水泥漿）+三缸柱塞泵：1：1.38：0.29（質(zhì)量比）

（3）灌漿

灌漿量采用流量計進(jìn)行計量。待套殼料養(yǎng)護(hù)2～3d后進(jìn)行開環(huán)。

開環(huán)時應(yīng)注意以下情況：

①、套殼未破壞前，泵壓隨時間而增大，流量則始終為零；

②、套殼破壞后，泵壓驟降。這種情況下，即便開環(huán)壓力較大，也不會給受灌漿地層帶來危害；

③、當(dāng)繼續(xù)施加泵壓時，流量與壓力的關(guān)系接近無套殼時地層的吸漿情況，因此在較小的壓力下，就能產(chǎn)生較大的注入量。

外側(cè)孔注漿采用KBY-50/70型雙液注漿泵（后經(jīng)過比選，改為BW-150型注漿機(jī)（注水泥漿）+三缸柱塞泵）進(jìn)行注漿作業(yè)，內(nèi)側(cè)孔采用BW-150型注漿機(jī)注漿。

①、注漿方式采取后退式分段注漿工藝，即在注漿帶內(nèi)由孔底自下而上進(jìn)行注漿，每次注漿段長0.5 m，注完第一注漿段后，后退注漿芯管，進(jìn)行第二注漿段的注漿；

②、在芯管拔出長度大于一節(jié)管長時，停注拆取該節(jié)芯管及接頭，將接頭接在未拔出的芯管上繼續(xù)注漿，以此下去，直至完成注漿帶；

③、注漿過程中如需暫停注漿時，必須先將水泥漿管拿出放入清水桶中，并同時將注漿芯管提升0.4m，向孔內(nèi)注清水后再停止注漿，這樣既保持管路暢通，又保證注漿不受注水影響。

④、每次注漿完成后，及時用清水將注漿管沖洗干凈，管頂蓋上悶蓋。

⑤、注漿過程中作好注漿工作記錄表，注漿孔的注漿工作情況及注漿工序作業(yè)時間。注漿過程中隨時分析和改進(jìn)注漿作業(yè)；并且認(rèn)真記錄實(shí)際孔位、孔深、孔內(nèi)地下物、涌水等，當(dāng)與地質(zhì)報告不符時，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

注漿順序

注漿順序采取由外到內(nèi)約束-開放型方式，即先注溶、土洞最外側(cè)后注內(nèi)側(cè)，隔孔交替進(jìn)行，以控制漿液擴(kuò)散范圍，保證注漿效果。

注漿壓力

周邊孔注漿壓力控制在0.6～0.8MPa，中央孔控制在0.8～1.0MPa；

5 、計量

（1）根據(jù)設(shè)計配合比算出每1m3水泥漿液和1m3雙液漿的水泥和水玻璃各自單位用量，由實(shí)際的水泥用量除以每方水泥漿水泥用量得出實(shí)際灌水泥漿用量，由實(shí)際的水玻璃用量除以每方雙液漿水玻璃用量得出實(shí)際灌雙液漿用量。

（2）在孔口注漿管上設(shè)置電子流量計，在現(xiàn)場做好每孔注入量的記錄，原始記錄附在工程報驗單和工程量確認(rèn)單后。

（3）注漿漿液方量以施工中實(shí)際的水泥用量和水玻璃用量為主，以流量計讀數(shù)和漿液攪拌桶數(shù)為輔。

6、 注漿情況統(tǒng)計

二、八線13標(biāo)上嘉（永嘉）區(qū)間溶土洞處理情況表

編號 單液漿 雙液漿 合計 理論注漿量 實(shí)際量/

理論量 備注 洞身中心里程

MBZ3-SJ-01

MBZ3-SLZ-33 909.48 522.44 1431.92 796.66 1.80 溶洞 YCK29+712.4

MBZ3-SJ-06 708.76 509.12 1217.88 607.5 2.00 溶洞 YCK29+806.3

MBZ2-N130 16.64 59.2 75.84 46.77 1.62 溶洞 YCK30+419.69

MBZ3-SJ-N131 29.12 74 103.12 49.95 2.06 土洞 YCK30+494.43

MBZ3-SJ-23 3714.36 1952.86 5667.22 2620.22 2.16 土洞 YCK30+200

MBZ3-SJ-38 2134.08 894.66 3028.74 1749.58 1.73 土洞 YDK30+325

MBZ3-SJ-57 4262.44 421.06 4683.5 2697.59 1.74 土洞 YDK30+540

MBZ3-SJ-63/64 2451.52 580.16 3031.68 1749.58 1.73 溶洞/土洞 YCK30+634

D節(jié)點(diǎn)（自編號） 1464.32 632.7 2097.02 1330 1.58 土洞 YCK30+692

MBZ3-SJ-71 12419.68 2857.88 15277.56 12759.05 1.20 土洞 YCK30+750

MBZ3-SJ-78 479.96 148.74 628.7 217.2 2.89 溶洞 YCK30+850

MBZ3-SJ-81 1383.2 204.98 1588.18 1210 1.31 溶洞 YCK30+910

總計 29973.56 8857.8 38831.36 25834.1 1.82

四、結(jié)論和建議

（1）鋼花管相對于袖閥管存在注漿壓力難于控制、不可分段、重復(fù)注漿等缺點(diǎn)，最重要的是鋼花管埋入太深，無法拔出，對后續(xù)明挖基坑土方開挖產(chǎn)生不利影響，建議在以后的溶、土洞處理中使用袖閥管注漿工藝；

（2）灌砂和灌填砂漿施工困難的原因：由鉆探孔底部連線看出，溶土洞底部起伏很大，而砂石和砂漿流動性較差，施工時，砂石或砂漿很快在吹砂或灌填砂漿孔下堆積，堵塞吹砂管，不利于溶土洞充填；

（3）周邊孔注漿壓力控制在0.6～0.8MPa，中央孔壓力控制在0.8～1.0MPa，從取芯結(jié)果看：充填密實(shí)，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求，從監(jiān)測結(jié)果看：地表隆起最大不足5mm，比較合理，建議作為以后注漿施工的控制指標(biāo)；

（4）雙液漿現(xiàn)場配比試驗時，應(yīng)以初凝時間為指標(biāo)進(jìn)行控制，但應(yīng)考慮漿液失去可泵性時間，經(jīng)過現(xiàn)場多次接管試驗，初凝時間確定為60S；

（5）以BW-150型注漿機(jī)（注水泥漿）+三缸柱塞泵（注水玻璃漿）代替KBY-50/70型雙液注漿泵注雙注漿可有效地解決堵管問題，質(zhì)量可控，功效較高。雙液漿配比為水泥：水：水玻璃（40 ）=1：1.38：0.29（質(zhì)量比）；

（6）當(dāng)存在注漿時間過長但壓力仍然沒有上升的情況時，周邊孔的雙液漿和中央孔的單液漿交替進(jìn)行，每孔每次注漿不用壓力來控制，定量多次間歇注漿，可適當(dāng)減少雙液漿的使用；

（7）建議適當(dāng)加大注漿孔間距，間距5m比較合適，以減少工程投資，降低工程造價；

（8）建議單液漿更改配合比，適當(dāng)摻細(xì)砂、粘土等成本較低材料以降低工程造價。

（8）建議明挖地段在工期充足的條件前提下采取開挖土方至基底后進(jìn)行鉆孔及下管注漿，減少工程投資，如施工13標(biāo)空孔達(dá)2.7萬米，按合同價空孔算單價每延米50.27元，合計約135.7萬元。

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