曹亞奇，李文龍，羅桂軍，歐陽天一，肖 超

（中建五局土木工程有限公司，湖南 長沙 410004）

地鐵建設(shè)是緩解城市地面交通壓力的有效途徑，但是山地城市盾構(gòu)區(qū)間受地形起伏狀況的限定，穿越區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，鄰近建筑物繁多，出現(xiàn)了較多大范圍富水欠固結(jié)石回填土區(qū)地下工程，盾構(gòu)法作為地鐵隧道開挖的主要方法，在重慶地區(qū)首次被應(yīng)用于軟弱地質(zhì)隧道工程。

早年城區(qū)道路改造對溝谷區(qū)域采取了回填處理，現(xiàn)在盾構(gòu)區(qū)間穿越石回填土區(qū)，石回填土層均勻性差、深度變化大、地層分布疏松多孔、變形模量低、土體抗剪強度較弱、遇水易濕陷。由于各個回填區(qū)的施工處理差異，其土體結(jié)構(gòu)、密實度、含水量、土體強度、孔隙率等參數(shù)特性表現(xiàn)出較大的差別。石回填土拋填堆放方式不同，土體組成多種多樣、回填厚度較深、土體形式往往是欠固結(jié)狀態(tài)，對此類石回填土的處理難度較高，各地處理經(jīng)驗難以互相參照，對石回填土區(qū)注漿加固的研究較少，需要對盾構(gòu)穿越此類地層前的注漿加固施工作進一步的研究。

1 工程概況

重慶軌道交通五號線北延伸段工程土建2 標中央公園西站-椿萱大道站區(qū)間全長1 110.711m，其中左線長1 095.304m；右線長1 095.304m，最小曲線半徑2 000m，最大縱坡38.07‰，長270m，占比24.21%。頂部覆土19.1～33.2m，區(qū)間約401m 位于石回填土地層中，其余地段均位于砂質(zhì)泥巖和砂巖中（圖1、圖2）。

圖1 中央公園西站－椿萱大道站區(qū)間平面示意圖

圖2 中央公園西站～椿萱大道站區(qū)間地層剖面示意圖

擬建線路主要沿城市主干道秋成大道行進，人工填土以素填土為主：雜色，以黏性土夾砂巖、泥巖碎（塊）石為主，土體粒徑以2～65cm為主，局部大于1m，含量一般為20%～45%，在回填深度較大的地段中下部塊（碎）石含量顯著增高，局部達50%～60%，粒徑也有所增大，存在架空現(xiàn)象，主要呈松散～稍密狀，稍濕，厚0.5～44.5m。沿線填土堆填年限一般為1～3 年。

地下水的富水性受地形地貌、巖性及裂隙發(fā)育程度控制，主要為大氣降水、城市地下排水管線滲漏補給等。沿線地下水劃分為第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水。回填土區(qū)局部存在原有老河溝，回填后成為地下水過水通道，雨季水流匯集，水量可能較大。經(jīng)計算，區(qū)間隧道的總涌水量約為4 957.38m3/d，隧道最大涌水量為正常涌水量的2～3 倍。在暴雨工況下，隧道集中涌水量可能在1～3h 內(nèi)達到上千方水量。

2 盾構(gòu)穿越前地基處理

2.1 地表注漿加固概況

TBM 段部分下穿石回填土區(qū)，為確保掘進過程安全和后期運營安全，需對深回填土段進行注漿加固。此段線路位于現(xiàn)狀秋成大道下方，注漿時需臨時進行施工圍擋內(nèi)，占用秋成大道部分路幅。注漿加固段左線里程DK5+762.300～DK6+180.00，長417.7m；右線回填土段里程DK5+763.000～DK6+195.00，長432m。施工區(qū)域附近管線基本位于人行道兩側(cè)，上跨4m×4m混凝土箱涵，西側(cè)人行道埋設(shè)DN325 燃氣管及兩根PVC 雨污水管，東側(cè)人行道埋設(shè)DN100 給水管及兩根PVC 雨污水管。

回填土區(qū)域地基加固工程包含地面鉆孔注漿7 471 個孔，平均每孔深32.57m，根據(jù)設(shè)計圖紙及交通導(dǎo)改計劃，劃分為12 個注漿加固區(qū)，在確保注漿加固施工正常進行的同時盡可能減少對交通線路運行的影響。

2.2 地表注漿加固方案

2.2.1 總體施工順序

交通導(dǎo)改→圍擋封閉→作業(yè)條件處理→場地布置→場地清理→測量放樣→鉆機就位→帷幕注漿施工→3.6m×3.6m 梅花型加固注漿施工→按設(shè)計剖面圖縱向間距1.2m 梅花型布設(shè)注漿施工→試驗效果檢驗并出具成果報告。

2.2.2 工藝流程

1）采用袖閥管注漿工藝加固，加固范圍平面范圍為隧道左右線結(jié)構(gòu)邊線以外1.5m，豎向范圍為隧道頂部3m 至隧底中風(fēng)化巖面，右線注漿孔鉆孔采用垂直孔；左線部分段因受地面現(xiàn)狀管線影響，鉆孔采用傾斜孔，梅花型布置，注漿孔間距詳見各地質(zhì)橫剖面。左、右線加固范圍兩側(cè)最外兩排帷幕注漿孔縱向間距為1.2m，梅花型布置。注漿加固工藝流程圖如圖3 所示。

圖3 注漿工藝流程圖

2）注漿施工分為3 步：①左右線各施作兩側(cè)最外兩排帷幕注漿孔并進行帷幕注漿；②按設(shè)計間距梅花型布置施作加固注漿孔，進行初步充填注漿；③按間距梅花型布置施作完成剩余加固注漿孔，進行加固注漿。

2.2.3 技術(shù)參數(shù)

1）注漿加固實施前應(yīng)進行現(xiàn)場注漿試驗，選取不同的漿液配比，由低壓較大注入量開始至終壓、較小注入量結(jié)束，通過試驗尋求較少的注漿量，最佳注漿方法和最優(yōu)注漿參數(shù)。并將漿液配比、注漿壓力、擴散半徑及注漿效果反饋設(shè)計，以進一步指導(dǎo)注漿設(shè)計，確保設(shè)計切合實際。根據(jù)前期注漿試驗段總結(jié)驗收會總結(jié)的注漿技術(shù)參數(shù)，帷幕注漿采用水泥-水玻璃漿液進行封漿，水玻璃滿足模數(shù)2.2～3.4，濃度38～43°Be’，水玻璃與水1∶3 混合后，且水玻璃用量為水玻璃混合液∶水泥漿=1∶1，以把漿液的凝固時間控制在120～150s。水泥采用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，雙液漿注漿壓力不大于1.0MPa，單液漿注漿壓力不大于1.5MPa。

2）由于石回填土區(qū)塊石含量高，各向異性且離散性大，采用多次注漿，間隔時間控制在4h內(nèi)。

3）袖閥管注漿主要采用水泥漿液，水泥漿液水灰比為0.7，注漿壓力不超過1.5MPa，加固圈范圍四周采用水泥-水玻璃漿液進行封漿，注漿壓力宜為0.5MPa，但袖閥管沖孔時可適當加大壓力至通孔。以上注漿參數(shù)及配比僅供參考，具體施工時應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場試驗確定。當遇架空空洞時，可采用M10 水泥砂漿，注漿壓力宜適當加大，但不應(yīng)大于3.0MPa，水泥砂漿流動度宜大于240mm，細沙最大粒徑不大于2mm。

4）水泥應(yīng)采用P.O-42.5 級普通硅酸鹽水泥，水玻璃宜采用模數(shù)2.2～3.4，濃度38～43°Be’。

5）袖閥管采用外徑48mm、內(nèi)徑42mmPVC管，注漿孔直徑不小于108mm，應(yīng)進入中風(fēng)化巖面不小于0.2m，帷幕注漿孔應(yīng)進入中風(fēng)化巖面不小于1.5m。

6）注漿孔開孔直徑為108mm，加固區(qū)與非加固區(qū)之間應(yīng)采取有效止?jié){措施，如套殼料，套殼料具體參數(shù)場試驗確定。

7）注漿采用自下而上分段注漿方式，應(yīng)采用跳孔間隔注漿，且先外圍后中間的注漿順序。根據(jù)類似地層工程經(jīng)驗，注漿有效擴散半徑取0.6～0.8m，具體有效擴散半徑應(yīng)根據(jù)注漿試驗確定。根據(jù)詳勘資料，填土孔隙率為10%～30%。

3 結(jié)論

1）注漿試驗段施工過程中首先采用風(fēng)鉆鉆孔，因風(fēng)鉆鉆孔效果不理想，且不滿足環(huán)保要求，改用套管跟進鉆孔，套管護孔的同時確保了鉆進速度滿足現(xiàn)場注漿施工要求。

2）成孔后，采用套殼料封閉袖閥管與鉆孔孔壁之間的環(huán)狀空間。施工期間套殼料首先采用膨潤土+水泥，因地層孔隙率較大，膨潤土和水泥用量超耗較大。優(yōu)化后采用碎石+砂漿作為套殼料，在鉆孔加固區(qū)深度范圍內(nèi)采用碎石作為套殼料，加固區(qū)上部2m 采用砂漿封層，之后回填碎石到地面以下0.5m 處作為套殼料回填標準。

3）套殼料在袖閥管周圍形成具有一定強度的保護層，灌漿時漿液出袖閥管后擠壓套殼料，套殼料能夠使?jié){液只在一定范圍內(nèi)橫向流動擠壓周邊土體形成灌漿通道。

4）灌漿采用跳孔間隔注漿，且先外圍后中間的注漿順序，根據(jù)類似地層施工經(jīng)驗，注漿有效擴散半徑取1m。注漿采用自下而上分段式注漿，每段注漿完成后向上提起注漿管30cm，進行下一段注漿，提起距離應(yīng)不大于袖閥管作用范圍，以保證注漿效果均勻有效。

5）單、雙液注漿過程中主要通過聽聲音、看壓力、看注漿量（有前面注漿現(xiàn)場施工性試驗取得參考數(shù)據(jù)）來判斷注漿的施工效果。

6）注漿結(jié)束標準：①注漿壓力達到設(shè)計終壓，在設(shè)計最大注漿壓力下穩(wěn)定注漿30min，可結(jié)束該段注漿；②當注漿壓力達到設(shè)計終壓的80%，注漿量達到設(shè)計注漿量1.5 倍時；③當注漿壓力未能達到設(shè)計最終壓力，而灌漿量超過設(shè)計灌漿量的2 倍時可結(jié)束段注漿。

7）注漿施工完畢后，通過對加固地基進行鉆芯取樣，檢測無側(cè)限抗壓強度滿足≥1MPa 的設(shè)計要求。

8）若采用超重型觸探對注漿加固后地基承載力及均勻性進行檢測。由于從地表無法進行相關(guān)檢測（深度超限），可從已施工隧道底部注漿孔處進行相關(guān)檢測，對地基土做出工程地質(zhì)評價。