杜　輝，禹作利

（天津市水利工程有限公司，天津300222）

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綜合注漿在南水北調(diào)工程中的應(yīng)用

杜輝，禹作利

（天津市水利工程有限公司，天津300222）

［摘 要］本文以南水北調(diào)天津干線輸水箱涵管幕-頂涵穿越津保高速工程為實(shí)例，介紹了綜合注漿加固措施在項(xiàng)目實(shí)施期間的重要意義及關(guān)鍵技術(shù)，可供類似工程施工人員參考。

［關(guān)鍵詞］管幕-頂涵；綜合注漿；土體加固；南水北調(diào)工程

1　工程概況

南水北調(diào)中線一期工程天津干線廊坊市段TJ4-5標(biāo)段，全長9.148 km。其中，穿越保津高速公路段里程樁號(hào)為XW 130+732-XW 130+882，穿越段全長150 m，其中箱涵頂進(jìn)暗挖段長70 m，明挖段長80 m。南水北調(diào)中線天津干線工程穿越保津高速公路里程樁號(hào)K777+105 km處（保津高速公路與天津交界處，河北一側(cè)），與高速公路交角122°。該處以現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵設(shè)計(jì)，箱涵結(jié)構(gòu)尺寸為3孔4.4 m×4.4 m，全寬15.6 m，高5.9 m。該工程原設(shè)計(jì)為淺埋暗挖設(shè)計(jì)方案，后經(jīng)專家反復(fù)論證，認(rèn)為穿越箱涵處地下水位較高，箱涵頂存在淤泥質(zhì)土層，為了較好地控制施工期間路基沉降，保證工程實(shí)施期間高速公路運(yùn)行安全，結(jié)合該段地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)采用了管幕-頂涵法施工。

2　地層巖性

根據(jù)鉆孔資料，建筑物場(chǎng)區(qū)揭露的地層均屬第四系全新統(tǒng)松散沉積物，按其地層時(shí)代、成因類型及巖性特征由老至新分述如下：

1）第四系全新統(tǒng)下段沖積層（alQ）：全區(qū)分布，頂板高程為-7.45～-7.64m，厚7.7～9.5 m。巖性由黃褐色、淺灰～灰黃色砂壤土和壤土組成。

2）第四系全新統(tǒng)中段海積層（mQ）：全區(qū)分布，頂板高程-2.04～-2.92 m，厚4.6～5.5 m。巖性為灰色壤土。

3）第四系全新統(tǒng)中段湖沼相沉積層（l+hQ）：全區(qū)分布，頂板高程3.26～2.45m，厚4.5～6.0m。巖性由灰黃、灰綠～灰褐色粘土和淤泥質(zhì)粘土組成。

4）第四系全新統(tǒng)上段沖積層（alQ）：全區(qū)分布，頂板標(biāo)高為4.66～2.96 m（地面高程），厚0.5～1.4 m。巖性為褐～黃褐色砂壤土。

輸水箱涵主要穿過淤泥質(zhì)粘土1+hQ24、粘土1+hQ 24及壤土層mQ 24，坐落于壤土層上。

3　綜合注漿的目的及范圍

綜合注漿是指在頂進(jìn)施工前、頂進(jìn)過程中及頂進(jìn)就位后分別對(duì)影響工程安全和工程質(zhì)量的關(guān)鍵部位進(jìn)行同時(shí)或分階段注漿。

3.1涵體頂進(jìn)作業(yè)前

從研究進(jìn)程來看 我國深度學(xué)習(xí)的真正研究始于2005年，2010年后相關(guān)研究日漸增多，2013—2017年一直保持逐年增長的研究態(tài)勢(shì)。隨著國內(nèi)外深度學(xué)習(xí)的專注度及學(xué)習(xí)科學(xué)的發(fā)展，從近幾年的研究成果可以看出，國內(nèi)深度學(xué)習(xí)研究從初期關(guān)于學(xué)習(xí)概念、內(nèi)涵的技術(shù)研究，到目前實(shí)踐與應(yīng)用研究，研究主題呈現(xiàn)本土化，包括基于翻轉(zhuǎn)課堂、移動(dòng)教學(xué)、MOOC、SPOC等個(gè)案探索實(shí)驗(yàn)，均體現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)在國內(nèi)的持續(xù)發(fā)展。

1）對(duì)高速路路基注漿。路堤注漿加固范圍為頂層管幕以上至高速路面以下2 m，主要目的是通過在原狀土體中高壓注入水泥漿液，使水泥漿液與土體發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，將高速路基土體固結(jié)成塊體，以增強(qiáng)路基的整體穩(wěn)定性和密實(shí)度，提高土體抗彎、剪性能，對(duì)于控制路基沉降有著重要的意義。

2）對(duì)管幕間空隙注漿。管幕頂進(jìn)就位后，對(duì)鋼管與鋼管之間的間隙進(jìn)行注漿，目的是為阻擋外界來水。

3）對(duì)底排管幕以下土體注漿。在底排管幕頂進(jìn)就位后，向底排管幕以下2 m范圍內(nèi)注入水泥漿液，加固土體，主要目的是通過注漿將土體內(nèi)的地下水滲漏通道堵塞，同時(shí)進(jìn)一步擠密土體，增強(qiáng)土體對(duì)底排管幕滑道的支撐作用。

4）對(duì)頂涵掌子面水位線以下土體注漿。主要目的是增強(qiáng)掌子面土體的穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強(qiáng)頂進(jìn)開挖過程中掌子面土體對(duì)高速公路路基的支撐。

5）對(duì)左右兩側(cè)管幕以外土體注漿加固。對(duì)兩側(cè)管幕外各5～8 m范圍內(nèi)的土體進(jìn)行注漿加固，主要目的是通過向這部分土體注漿來進(jìn)一步增大箱涵左右兩側(cè)的土體強(qiáng)度和密實(shí)度，減小由于涵體與土體對(duì)路面重量的承載力不一致引起高速公路在后期運(yùn)行過程中，在涵體和路基土體銜接處形成的跳車現(xiàn)象。

3.2頂進(jìn)作業(yè)過程中

對(duì)高速路路面以下1.5～2.0 m范圍土層進(jìn)行微壓力注漿頂升。根據(jù)管內(nèi)測(cè)尺數(shù)據(jù)，利用特制注漿噴嘴，在局部小范圍內(nèi)以脈沖方式注入水泥漿液，從而固結(jié)為一5～20 mm厚的水泥石薄層，補(bǔ)償頂進(jìn)過程中損失的部分土體，補(bǔ)償路面沉降。

3.3頂進(jìn)就位后

1）對(duì)管幕周邊空隙進(jìn)行置換注漿。當(dāng)一個(gè)編號(hào)孔的管道全部頂進(jìn)完成后，通過預(yù)埋在管身的減阻泥漿管注入水泥漿。主要目的是通過注漿填充頂進(jìn)施工擾動(dòng)造成的管幕外周的空隙，增強(qiáng)土體穩(wěn)定性，降低沉降風(fēng)險(xiǎn)。

2）對(duì)涵體周邊空隙進(jìn)行置換注漿。當(dāng)涵體頂進(jìn)就位后，通過注漿管路壓入水泥漿，置換掉涵周用于頂進(jìn)潤滑的化學(xué)漿。主要目的也是通過注漿填充頂進(jìn)施工擾動(dòng)造成的箱涵外側(cè)與管幕之間的土體空隙，增強(qiáng)土體穩(wěn)定性，降低沉降風(fēng)險(xiǎn)。

4　注漿流程及施工方法

4.1注漿順序及流程（見圖1）

4.2注漿施工方法

根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境及注漿要求，分別采用以下幾種方法進(jìn)行土體固結(jié)注漿。

4.2.1花管注漿

對(duì)路基土體、管幕底土體、管幕兩側(cè)土體采用花管注漿方案。用帶孔的鋼質(zhì)花管鉆孔后插入土中，封閉管口周圍（預(yù)留回漿孔），再用壓力將漿液注入花管中，漿液從孔中灌入土層，在土中形成加固土。

花管注漿的步驟為：1）鉆孔沉管或采用振動(dòng)法將花管壓入土層。若采用鉆孔法，應(yīng)向鉆孔內(nèi)灌入封閉泥漿（封孔器封孔），然后插入花管。2）鉆孔中注入封閉泥漿。3）待封閉泥漿凝固后，在移動(dòng)花管自下向上進(jìn)行注漿。

壓力注漿布孔間距0.8 m，梅花形布設(shè)，鉆桿直徑32 mm，單根長1 m（可連續(xù)接長），花管長1 m。注入土體的水泥漿液水灰比1∶1，為42.5普通硅酸鹽純水泥漿。漿液通過鉆桿底部花管上的噴漿嘴噴射進(jìn)入土體，注漿壓力0.2～1.0 MPa，達(dá)到預(yù)定孔深后，開啟注漿泵，旋轉(zhuǎn)鉆桿并向回撤，鉆頭噴嘴處的漿液旋轉(zhuǎn)切削破壞土體并經(jīng)拌和形成水泥土結(jié)構(gòu)，鉆頭附近局部注漿壓力可以通過向孔口返漿緩慢釋放。每步注漿的搭接長10 cm。

圖1　綜合注漿數(shù)序及流程圖

加固漿液采用10%～15%水泥漿液，在正式注漿前，結(jié)合土層的性質(zhì)及其埋深確定，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定注漿壓力參數(shù)。注漿過程中，嚴(yán)密觀測(cè)路基變形情況，隨時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)，防止因注漿引起路面起拱。

為了保證注漿孔施工精度，采取從高速兩側(cè)對(duì)打，中間交錯(cuò)搭接的方式。注漿孔以-2.5°～-3.0°向下鉆進(jìn)施工，注漿按跳孔間隔注漿方式進(jìn)行，可有效防止串漿。

4.2.2脈沖注漿

在管幕內(nèi)壁頂部鉆孔，向路基土體內(nèi)部頂入帶有注漿噴嘴的注漿管，注漿噴嘴位于高速路路面以下1.5～2.0 m土層范圍內(nèi)，注漿泵通過管幕內(nèi)預(yù)留的注漿口將水泥漿液壓入土層中，從而固結(jié)為一5～20 mm厚的水泥石薄層。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中心傳來的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)對(duì)路基土層進(jìn)行微壓力注漿頂升。注漿不可連續(xù)進(jìn)行，以防止路基發(fā)生軟化。

4.2.3置換固結(jié)注漿

管幕或涵體頂進(jìn)就位后，及時(shí)通過鋼管或頂涵內(nèi)部預(yù)留的潤滑漿注漿孔向周圍注入水泥漿，置換潤滑漿，填充周邊空隙，順序由中間開始向兩邊后退，直至潤滑漿不再流出，水泥漿完全取代潤滑漿液為止。

5　結(jié)語

南水北調(diào)天津干線穿越津保高速公路工程在精心策劃和管控下最終成功完成穿越施工任務(wù)，實(shí)踐證明，對(duì)土體的多處綜合注漿加固工作對(duì)于控制路基沉降，防止地下水滲入暗挖工作面都有著重要的意義，是保證管幕-頂涵法順利實(shí)施的關(guān)鍵一環(huán)。

［中圖分類號(hào)］TV543

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1002—0624（2016）07—0023—02

［收稿日期］2016-05-20