淺埋暗挖富水紅黏土地層超前帷幕注漿技術(shù)施工總結(jié)

2018-09-13 02:10簡中飛

建材與裝飾 2018年39期

簡中飛

（貴陽市城市軌道交通公司貴州貴陽 550000）

1 前言

近年來隧道工程的建設(shè)迅猛發(fā)展，隧道開挖面超前帷幕注漿技術(shù)隨之得到了廣泛應(yīng)用，并被認(rèn)為是最富有成效的圍巖加固與堵水措施。與此形成鮮明對(duì)比的是對(duì)于帷幕注漿研究的滯后，表現(xiàn)在對(duì)其原理理論研究以及其工程案例分析都相當(dāng)有限。這導(dǎo)致隧道開挖面帷幕注漿缺乏科學(xué)、合理、有效的指導(dǎo)，對(duì)注漿效果和質(zhì)量有嚴(yán)重影響，另外還造成人力、物力的重大浪費(fèi)。針對(duì)隧道帷幕注漿工程，還有大量的工作需要展開、不少的問題亟待解決。為此本文以貴陽市軌道交通2號(hào)線一期土建14標(biāo)省醫(yī)站2號(hào)出入口兼施工斜井工程施工為依托工程，從工程遇到的問題和帷幕注漿具體施工方法兩個(gè)方面對(duì)隧道開挖面帷幕注漿的進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究總結(jié)。

2 工程概況

省醫(yī)站位于寶山南路與都司高架路十字交叉路口北側(cè)道路下方，沿寶山南路呈南北向布置。車站為地下二層島式車站，車站約寬度20.9m，軌面埋深25.2～27m，采用初支拱蓋暗挖法施工。為滿足施工進(jìn)度要求，在2號(hào)出入口位置設(shè)置一座斜井，全長102.8m，其中明挖段34.2m，暗挖段68.6m。斜井明挖段地面標(biāo)高約為1067.3，暗挖段地面標(biāo)高為1072.23～1075.75之間，明暗挖分界處地面高差約5m。

結(jié)合本工程地質(zhì)斷面，從路面至斜井結(jié)構(gòu)底板地層情況從上至下依次為：路面結(jié)構(gòu)、雜填土、紅黏土、巖土分界面軟塑紅黏土、基巖（白云巖）。掌子面埋深約8.5m，設(shè)計(jì)地層上覆雜填土（Q4ml）、軟塑狀紅黏土，下伏強(qiáng)、中風(fēng)化白云巖。實(shí)際揭示為隧道上半斷面為雜填土及軟塑狀紅黏土，淺黃色，原巖結(jié)構(gòu)破壞，為流塑狀，自穩(wěn)能力差，隧道開挖易產(chǎn)生坍塌，小坍塌處理不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌。地下水主要為寶山南路下給排水管老舊，年久失修滲漏補(bǔ)給，上層滯水、第四系松散巖類孔隙水。其中上層滯水局部賦存于人工填土中，大部份賦存于場區(qū)黏性土層中，水量總體較大。根據(jù)上臺(tái)階開挖揭示，上臺(tái)階地層為軟塑狀紅黏土，含水量較高，上臺(tái)階底部有孤石，下臺(tái)階為強(qiáng)風(fēng)化的白云巖，隧道中部有一軟硬土石交界面。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查，斜井北側(cè)存在污水、給水、燃?xì)狻㈦娏Φ裙芫€。其中兩條φ400給水管分別埋深1.2m、1.7m南北向沿寶山輔路布置；φ1000污水管埋深5.3m，局部緊貼斜井暗挖段，φ400污水管埋深4.9m，在拱頂上方，與斜井平行。其中φ1000污水管為控制性管線，目前施工時(shí)無法改遷，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺和沉降，確保其穩(wěn)定。

3 工程事件

隧道洞身圍巖為素填土層和紅黏土?；靥钔翆佣逊e時(shí)間一般較短，結(jié)構(gòu)較松散，土質(zhì)很不均勻，普遍孔隙較大，含水量較高，透水性較強(qiáng)，力學(xué)性質(zhì)差異較大，部分壓縮性較高，抗剪強(qiáng)度較低，力學(xué)性質(zhì)較差，穩(wěn)定性較差。若周邊管線漏水或遇強(qiáng)降雨，土中細(xì)顆粒被流水帶走，容易在地下形成陷穴。在對(duì)斜井開挖過程中，分別遇到斜井拱頂突泥和地表開裂工程問題。

2016年12月28日，在開挖斜井上臺(tái)階時(shí)，拱部掌子面右上角出現(xiàn)突泥，突泥量大約10m3，突泥呈流塑狀，施工單位掌子面人員立即停止施工，對(duì)掌子面進(jìn)行封閉，現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 斜井拱頂突泥

2017年3月15日，施工單位在巡視工地時(shí)發(fā)現(xiàn)省醫(yī)站斜井工地大門右側(cè)靠近路緣石處（寶山南路輔路）出現(xiàn)長約4m的裂縫，裂縫處可看到路面結(jié)構(gòu)與基層脫離10cm左右，路面隨時(shí)有塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。

4 總體施工方案

紅黏土層廣泛分布于區(qū)間范圍內(nèi)基巖面以上，厚0.0～13.2m，層底最大埋深15.2m?？伤軤?，局部夾硬塑狀透鏡層，質(zhì)純，質(zhì)地細(xì)膩，切面光滑、平整，有光澤，干強(qiáng)度較高，韌性較好，易于搓成細(xì)條狀而不斷裂，該層與下伏基巖接觸帶附近多呈軟塑狀。具有高孔隙比、高液限、高含水量、高飽和性，遇水軟化、失水強(qiáng)烈收縮、裂隙發(fā)育、易剝落的工程性質(zhì)，局部具弱膨脹性。拱部出現(xiàn)溜塌和涌水情況。

隧道開挖前必須對(duì)該段土層進(jìn)行超前預(yù)注漿加固處理。施工方法采用超前導(dǎo)管分層注漿加固施工，該方法效果顯著，技術(shù)成熟。注漿完成后使隧道周圍形成整體的保護(hù)殼，起到加固和止水的目的，達(dá)到開挖要求。

5 具體施工方法

5.1 注漿范圍及孔位布置設(shè)計(jì)

（1）隧道斷面注漿范圍為隧道開挖輪廓線外擴(kuò)4.5m。注漿段12.0m，注漿開孔前設(shè)置止1m厚混凝土止?jié){墻。

（2）布孔間距：隧道拱線外注漿孔位布置于隧道開挖輪廓線內(nèi)500mm，導(dǎo)管沿拱線環(huán)向間距0.5m；掌子面孔位間距1.0m。

（3）注漿孔位數(shù)量、鉆孔角度及安設(shè)導(dǎo)管長度：注漿段共布置35個(gè)點(diǎn)位，拱線外注漿共布置23個(gè)點(diǎn)位（每個(gè)點(diǎn)位4排傾斜孔，1排水平孔；第一排傾斜孔孔深5.6m，安設(shè)1根5.5m的注漿導(dǎo)管，第二排傾斜孔孔深8.4m，安設(shè)1根8.4m注漿導(dǎo)管；第三排傾斜孔孔深13m，安設(shè)13m注漿導(dǎo)管；第四排傾斜孔孔深12.5m，安設(shè)12.5m注漿導(dǎo)管）掌子面12個(gè)水平孔（每個(gè)水平孔跳孔梅花型安設(shè)12.5m，9.0m和6.0m注漿導(dǎo)管）。共104個(gè)注漿孔。

5.2 施工順序

（1）斜井支撐拆除：拆除斜向臨時(shí)支撐斜井上臺(tái)階帷幕注漿拆除豎向、橫向臨時(shí)支撐。

（2）隧道整體施工順序：先由隧道兩側(cè)分層向上至拱頂交接咬合，完成隧道拱線外注漿加固，形成整體的保護(hù)殼；拱線外圍注漿完畢后，對(duì)掌子面水平注漿加固。

（3）鉆孔及小導(dǎo)管的安設(shè)和注漿順序：由外向內(nèi)，分導(dǎo)施鉆注漿，同一環(huán)要隔孔施鉆注漿；同一孔安設(shè)多根導(dǎo)管的，需先安設(shè)長管，再安設(shè)短管；同一孔多根導(dǎo)管的，先對(duì)長管進(jìn)行注漿，后對(duì)短管進(jìn)行注漿，其目的是注漿時(shí)漿液滲透更均勻，咬合更嚴(yán)密。

5.3 漿液選擇和配比

（1）漿液選擇

根據(jù)《地鐵暗挖隧道注漿施工技術(shù)規(guī)程》，依據(jù)隧道所處地層條件合理選擇注漿材料：

①對(duì)于無水粗砂及砂礫（卵）石地層應(yīng)選擇單液水泥漿。

②對(duì)無水的中砂及粉細(xì)砂地層應(yīng)選擇化學(xué)漿。

③在有水的粗砂及礫石地層，以及富水軟弱地層，應(yīng)選擇水泥-水玻璃雙液漿。

對(duì)于本隧道地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)（屬于有水的軟弱地層并存在污水管線），故選擇水泥+水玻璃漿液相結(jié)合進(jìn)行注漿加固處理。

（2）漿液配比

根據(jù)多年的注漿施工經(jīng)驗(yàn)，每立方米水泥+水玻璃配比為1：0.3～0.6。

5.4 注漿管參數(shù)

注漿管采用φ25無縫鍍鋅鋼管，每節(jié)長度1m，通過管箍及絲扣連接。注漿一端加工絲頭，便為安裝止?jié){閥，注漿管身不設(shè)置溢漿孔?，F(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況，可多設(shè)注漿管。

6 注漿加固體檢查

注漿結(jié)束前，必須對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，確認(rèn)已達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，方可結(jié)束注漿。否則必須進(jìn)行補(bǔ)孔注漿。注漿完成后，在注漿范圍內(nèi)打設(shè)檢查孔，如發(fā)現(xiàn)薄弱部位，應(yīng)補(bǔ)充注漿。達(dá)到開挖要求時(shí)，即可開挖施工。