富水砂卵石地層盾構(gòu)施工中的洞內(nèi)二次注漿技術(shù)

1、<p>　　富水砂卵石地層盾構(gòu)施工中的洞內(nèi)二次注漿技術(shù)</p><p>　　摘要：本文結(jié)合成都地鐵羊白盾構(gòu)掘進(jìn)中采用的二次注漿技術(shù)，詳細(xì)闡明了以雙液前進(jìn)式注漿技術(shù)為主的洞內(nèi)處理技術(shù)在成都砂卵石地層盾構(gòu)穿越構(gòu)筑物的成功應(yīng)用，為今后富水砂卵石地層中的城市盾構(gòu)隧道的洞內(nèi)處理提供了很好的參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu)區(qū)間；富水砂卵石層；超方；沉降；滯后沉降；雙液漿注漿；二

2、次注漿；前進(jìn)時(shí)注漿 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　近幾年來(lái)，隨著盾構(gòu)法在城市軌道交通中的廣泛采用，盾構(gòu)法也成了城市隧道過(guò)構(gòu)筑物的首選方法，如何保證盾構(gòu)隧道的施工安全，控制地面沉降，也是盾構(gòu)施工中一直尋求解決的問(wèn)題，本文結(jié)合二次注雙液漿在成都富水砂卵石地層的盾構(gòu)施工中的應(yīng)用，詳細(xì)闡明了二次注雙液漿在控制地面沉降方面的運(yùn)用。 </p&g

3、t;<p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　地鐵二號(hào)線【羊西二環(huán)路站～白果林站】區(qū)間線路出羊西二環(huán)站后沿著羊市街西延線東行，過(guò)二環(huán)路后來(lái)到撫琴西路，線路沿?fù)崆傥髀贩笤O(shè)，在建設(shè)銀行處用曲線向西折向金羅路南行，下穿多處民房住宅后到達(dá)白果林站區(qū)間段內(nèi)（以下簡(jiǎn)稱羊白區(qū)間）， 羊白區(qū)間隧道主要穿越第四系全新統(tǒng)卵石層和第四系上更新統(tǒng)卵石土夾透鏡體砂層、漂石。第四系卵

4、石土夾透鏡體砂層局部夾零星漂石，透鏡體砂層分布規(guī)律性差，卵石土均勻性差，圍巖自穩(wěn)性差，透水性強(qiáng)。 </p><p>　　羊白區(qū)間沿線受到施工影響的建筑物共計(jì)34座，樓層高度7層（包括7層）以下有33座，7層以上的有1座，多數(shù)為磚混結(jié)構(gòu)墻下條形基礎(chǔ)，多為90年代末建筑物。所以確保地面建筑物的安全及控制地表的沉降是施工的重中之重，我部在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中洞內(nèi)采用以水泥、水玻璃雙液漿為主要內(nèi)容的二次注漿技術(shù)，取得了很好的

5、效果。 </p><p>　　二、盾構(gòu)施工中的二次注漿技術(shù) </p><p>　　盾構(gòu)施工中的二次注漿是指在盾構(gòu)施工中，利用二次注雙液漿在已拼裝管片后6環(huán)進(jìn)行前進(jìn)式注漿，即在6環(huán)上方60度范圍以內(nèi)，利用封頂塊吊裝孔及預(yù)先埋設(shè)好的注漿孔在1點(diǎn)、11點(diǎn)、12點(diǎn)，及時(shí)對(duì)管片上方進(jìn)行注漿加固防止建筑物下沉或地面塌陷。 </p><p>　?。ㄒ唬┒巫{的必要性 </

6、p><p>　　1、盾構(gòu)機(jī)本身配置的原因 </p><p>　　地勘報(bào)告顯示羊白區(qū)間隧道主要穿越第四系全新統(tǒng)卵石層和第四系上更新統(tǒng)卵石土夾透鏡體砂層、漂石。在通過(guò)卵石含量多且大或砂層時(shí)，為了避免盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中卡刀盤，我們優(yōu)化了盾構(gòu)機(jī)的刀盤配置，增大了盾構(gòu)刀盤的開(kāi)口率，這樣因大顆粒的進(jìn)入就會(huì)不可避免的引起盾構(gòu)施工的超挖。 </p><p>　　同時(shí)同步背后注漿結(jié)束后，漿液

7、在凝固的過(guò)程中會(huì)有1.4%左右的體積收縮，還有因漿液發(fā)生流失，在管片背面會(huì)形成空腔。由于空腔的存在，此處地層易發(fā)生坍塌變形，隨圍巖松動(dòng)范圍擴(kuò)大，會(huì)引起地面沉降。用二次注漿及時(shí)填充管片背面的空腔，使地層沒(méi)有發(fā)生變形的空間，有效地控制地面下沉。 </p><p>　　2、地層特性的原因 </p><p>　　成都地層特點(diǎn)，大的卵石中夾有砂層形成的砂卵石層。大的卵石形成主要的受力骨架，能夠提供一

8、定的自穩(wěn)力，這種自穩(wěn)力在擾動(dòng)前相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里能維持其本身及以上地面的穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)盾構(gòu)通過(guò)時(shí)的擾動(dòng)，巖層可能就在盾構(gòu)影響線范圍再固結(jié)，而影響線范圍外就就會(huì)因?yàn)楣探Y(jié)殼體阻礙，使的同步注漿的漿液到達(dá)不了，就會(huì)造成在盾構(gòu)通過(guò)一段時(shí)間后才會(huì)發(fā)生地面的沉降。本標(biāo)段采用的前進(jìn)式二次注漿，通過(guò)深孔和高注漿壓力保證了漿液注入的飽滿，控制了滯后沉降的發(fā)生。 </p><p>　　3、防水、堵漏提高隧道抗?jié)B能力 </p>

9、<p>　　盾構(gòu)隧道成形之后，由于同步注漿不飽滿或因漿液凝固體積收縮，管片背面形成空腔，在富水層里，地下水會(huì)在此匯集形成水囊，如果管片止水條松動(dòng)或止水條處混凝土開(kāi)裂掉塊，形成滲水通道。水囊里的水就會(huì)從滲水通道進(jìn)入隧道，即造成隧道滲水。通過(guò)二次注漿，用漿液完全填充空隙，把水囊縮小或消滅，使管片背面的空隙水壓減小，可有效控制滲水，達(dá)到防水目的。 </p><p>　　4、穿越房屋的需要 </p&g

10、t;<p>　　本盾構(gòu)區(qū)間要穿越20世紀(jì)八十年代的老房屋，這些房屋基礎(chǔ)比較簡(jiǎn)單、而且還經(jīng)歷了“5.12”大地震后并未進(jìn)行任何加固處理，盾構(gòu)通過(guò)時(shí)，因擾動(dòng)和不可避免的超挖現(xiàn)象，都會(huì)造成房屋的沉降發(fā)生，嚴(yán)重的會(huì)造成市民人身財(cái)產(chǎn)的安全。因此需要洞內(nèi)二次注漿，對(duì)通過(guò)地段的房屋下方的空洞、孔隙、欠密實(shí)土體進(jìn)行填充，控制地面沉降。 </p><p>　?。ǘ┒軜?gòu)洞內(nèi)二次注漿技術(shù) </p><

11、;p>　　本標(biāo)段盾構(gòu)洞內(nèi)二次注漿，采用水泥漿和水玻璃水的的混合溶液，通過(guò)雙液注漿泵，采用前進(jìn)式注漿技術(shù)將漿液注入盾構(gòu)通過(guò)后的松散土體或空洞中，從而有效的控制地面沉降技術(shù)。 </p><p>　　1、二次注漿采用雙液漿的原因 </p><p>　　地勘報(bào)告顯示羊白區(qū)間隧道主要穿越第四系全新統(tǒng)卵石層和第四系上更新統(tǒng)卵石土夾透鏡體砂層、漂石。在通過(guò)卵石含量多且大或砂層時(shí)，為了盾構(gòu)能夠順利掘

12、進(jìn)，避免不必要的卡刀盤現(xiàn)象，盾構(gòu)開(kāi)口率的增大，必然會(huì)造成超挖。由于掘進(jìn)速度和同步注漿固有的缺陷，同步注漿無(wú)法將管片上方的間隙填充滿，管片上方極易形成通道，漿液膠凝時(shí)間越長(zhǎng)，越容易發(fā)生向土倉(cāng)泄露和向土體內(nèi)流失的情況，限定范圍的填充越困難，而且在沒(méi)有初凝前，容易被地下水稀釋，產(chǎn)生材料分離，二次注雙液漿很好的彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。 </p><p>　　2、二次注雙液漿的配比情況 </p><p>　

13、　把水泥漿和水玻璃混合，成為膠態(tài)溶液，混合液的黏性隨時(shí)間的增加而增長(zhǎng)，隨之進(jìn)入流塑態(tài)、可塑態(tài)，達(dá)到凝固區(qū)。水玻璃濃度小于15~20度的條件下，波美度越低，液溫越低，這種雙液漿的液漿維持流動(dòng)態(tài)和可塑態(tài)的物理凝膠時(shí)間就越長(zhǎng)。水泥漿與水玻璃配比在2:1的條件下，漿液凝固時(shí)間最短，隨著水玻璃水量的增加或減少，水泥漿初凝速度反而會(huì)相應(yīng)的增加。 </p><p>　　本標(biāo)段的二次注漿采用的雙液漿主要采用的瞬凝固結(jié)型和可塑型。

14、瞬凝固結(jié)型漿液主要用于防水堵漏、阻隔水囊；可塑型漿液用于填充空腔、控制沉降。 </p><p>　　3、二次注雙液漿的作用機(jī)理 </p><p>　　(1)由于盾構(gòu)機(jī)本身的同步注漿系統(tǒng)無(wú)法將管片背后拱頂部位空隙填充密實(shí),使得該部位成為匯水區(qū)和水流通道,二次注雙液漿可及時(shí)注滿管片背后頂部并固結(jié),阻斷盾構(gòu)后方的水流通道,防止掘進(jìn)中排碴口噴涌。 </p><p>　　(2

15、)在盾構(gòu)掘進(jìn)的過(guò)程中,管環(huán)在盾尾中的位置由盾構(gòu)掘進(jìn)方向而確定,當(dāng)管環(huán)受力推出盾尾而因管背填充不實(shí)將引起管環(huán)位置改變,下坡掘進(jìn)使管環(huán)上浮,彎道上掘進(jìn),造成拐彎處幾環(huán)管環(huán)外移,此時(shí)的雙液注漿點(diǎn)除選擇管背頂部外,還應(yīng)增加向彎道外側(cè)點(diǎn)的管環(huán)背面注入。 </p><p>　　(3)二次注雙液漿距盾尾越近,則固定管環(huán)位置越準(zhǔn)確,但是,越近會(huì)造成雙液漿進(jìn)入盾尾刷和同步注漿注漿口,破壞盾尾刷密封和阻斷同步注漿管道。施工中,受盾構(gòu)

16、機(jī)構(gòu)造的限制，雙液注漿孔位置在推出盾尾10環(huán)后的管片孔中進(jìn)行。 </p><p>　　(4)通過(guò)拱頂管片拼裝孔和預(yù)先埋設(shè)的注漿孔向管片背后注入雙液漿,并達(dá)到在盾構(gòu)掘進(jìn)的同時(shí),不僅有效地填充管片背后拱部空隙,使管片與地層盡快緊密結(jié)合,還可以防止工后滲漏水和地層沉降。 </p><p>　　(5)這里主要利用雙液注漿料的快速早凝特點(diǎn),盡快阻斷水流通道以便施工,它的晚期強(qiáng)度低,可利用隧道貫通后,

17、對(duì)個(gè)別滲漏地段,可再次向該處補(bǔ)充注入適量雙液漿。 </p><p>　　（三）二次注雙液漿的應(yīng)用 </p><p>　　1、當(dāng)盾構(gòu)下穿建（構(gòu)）筑物出現(xiàn)大的超挖量（特別是穿越砂層或隧道上方有砂層或渣土含砂量較大等自穩(wěn)性較差的地層）時(shí)，二次注雙液漿在已拼裝管片后6環(huán)進(jìn)行前進(jìn)式注漿，即在6環(huán)上方60度范圍以內(nèi)，利用封頂塊的吊裝孔及預(yù)先埋設(shè)好的注漿孔在1點(diǎn)、11點(diǎn)、12點(diǎn)位，通過(guò)不斷加深注漿孔，及

18、時(shí)對(duì)管片上方進(jìn)行注漿加固防止建筑物下沉或地面塌陷，還可以起封堵作用防止后面的二次注漿漿液擠入盾尾。如若注漿壓力過(guò)大，漿液初凝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將會(huì)影響盾尾同步注漿的質(zhì)量，為了克服以上原因，在此處注漿采取以下措施：①通過(guò)調(diào)配合比來(lái)調(diào)初凝時(shí)間（10s內(nèi)），控制注漿壓力；②在盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)注漿，盾構(gòu)停止而沒(méi)達(dá)到注漿終止壓力時(shí)應(yīng)停止注漿，向孔內(nèi)注清水待盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)再注漿。 </p><p>　?、僮{參數(shù)：注漿漿液濃度：水泥漿水灰比為0

19、.8:1，水波璃濃度為25～30波鎂度，水泥漿和水玻璃的體積比為2:1，初凝時(shí)間40s內(nèi)。 </p><p>　　②注漿終壓：0.2～0.3Mpa（鉆孔深度1.0～1.5m） </p><p>　　2、當(dāng)盾構(gòu)正常掘進(jìn)，出渣量控制好時(shí)，二次注漿在已拼裝管片后12～14環(huán)進(jìn)行跟進(jìn)式注漿，即在12～14環(huán)上方120度范圍以內(nèi)，利用管片上方三個(gè)吊裝孔及預(yù)先埋設(shè)好的孔位，及時(shí)對(duì)管片上方進(jìn)行注漿加固，

20、并且每隔10環(huán)封閉一圈（實(shí)際中由于掘進(jìn)與空間的限制需2～3環(huán)范圍內(nèi)封閉成環(huán)），阻止盾尾來(lái)水。 </p><p>　?、僮{參數(shù)：注漿漿液濃度：水泥漿水灰比為0.8:1，水波璃濃度為20-25波美度，水泥漿和水玻璃的體積比為2:1，初凝時(shí)間40s左右。 </p><p>　　②注漿終壓：0.4～0.6Mpa（鉆孔深度1.0～1.5m）（如若6環(huán)處已注漿壓力可適當(dāng)調(diào)高0.1Mpa） </

21、p><p>　　3、在五號(hào)臺(tái)車后搭設(shè)平臺(tái)對(duì)建（構(gòu)）筑物、超挖點(diǎn)及地面跟蹤注漿難以到達(dá)的地方進(jìn)行二次補(bǔ)注漿（特別是地面監(jiān)控量測(cè)顯示沉降的地方）。由于之前的同步注漿及跟進(jìn)的前進(jìn)式二次注漿，在漿液擴(kuò)散范圍內(nèi)砂石被膠結(jié)，在隧道輪廓線外圍形成一層硬殼，經(jīng)過(guò)多次鉆孔確定在隧道上方有約2m厚的硬殼層，因此二次補(bǔ)注漿應(yīng)采取深孔注漿。結(jié)合地面監(jiān)控量測(cè)如有必要可對(duì)沉降點(diǎn)進(jìn)行前進(jìn)式注漿，注漿壓力可適當(dāng)增至0.6～0.8Mpa。 </

22、p><p>　　對(duì)建（構(gòu)）筑物進(jìn)行二次補(bǔ)注漿，應(yīng)根據(jù)地面監(jiān)測(cè)從建（構(gòu)）筑物沉降量大的一側(cè)向沉降量小的一側(cè)開(kāi)始注漿，實(shí)施過(guò)程中因漿液的流動(dòng)性以及為打孔難度的增大，采用跳環(huán)形式，每環(huán)施工1個(gè)孔，選擇管片上方120度范圍以內(nèi)的孔位進(jìn)行交叉注漿，隨時(shí)根據(jù)地面監(jiān)測(cè)調(diào)整注漿壓力與注漿量，防止建（構(gòu)）筑物因注漿而反彈量過(guò)大。 </p><p>　　①注漿參數(shù)：注漿漿液濃度：水泥漿水灰比為0.8:1，水波璃濃

23、度為15～20波鎂度，水泥漿和水玻璃的體積比為2:1～4：1 </p><p>　?、谧{終壓：0.6～1.0Mpa（鉆孔深度2.0～3.0m） </p><p>　?。ㄋ模┒巫{工藝流程及注意事項(xiàng) </p><p>　　1、二次注漿工藝流程 </p><p>　　①鉆孔；②安裝注漿頭；③配制漿液；④注漿作業(yè)；⑤取下注漿頭，封堵注漿孔；⑥清

24、洗注漿管；⑦轉(zhuǎn)入下一孔位施工。 </p><p>　　水泥漿配制中，攪拌好的漿液應(yīng)通過(guò)濾網(wǎng)濾去雜物及沒(méi)攪拌開(kāi)的水泥團(tuán)后方能放入注漿桶內(nèi)；水玻璃配制，在拌漿桶中加入濃水玻璃，然后邊攪拌邊加水，同時(shí)用波美計(jì)測(cè)量其濃度直至稀釋至所需濃度為止。 </p><p>　　2、二次注漿注意事項(xiàng) </p><p>　　（1）雙液注漿一經(jīng)開(kāi)始即應(yīng)連續(xù)進(jìn)行力求避免中斷； </p&

25、gt;<p>　?。?）注漿過(guò)程中如需暫停注漿時(shí)，必須先將水玻璃吸管拿出放入清水桶中，然后再拿出水泥管，向孔內(nèi)注清水后再停止注漿，這樣清洗了管路，保證下次注漿時(shí)管路的暢通。 </p><p><b>　　三、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　通過(guò)羊白盾構(gòu)區(qū)間掘進(jìn)，成功正穿和側(cè)穿28幢房屋的施工過(guò)程看，注漿質(zhì)量把握較好，地面沉降控制在+10～-30 m

26、m內(nèi)，未引起建筑物較大沉降、傾斜、開(kāi)裂，隧道無(wú)滲水現(xiàn)象。雙液注漿可采用調(diào)節(jié)漿液配比和注漿壓力的辦法使注漿范圍人為控制，羊白盾構(gòu)區(qū)間不僅及時(shí)對(duì)管片上方進(jìn)行注漿加固，防止建筑物下沉或地面塌陷，而且未對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)造成影響，因二次注漿的多方面的特點(diǎn)，成都地鐵羊白盾構(gòu)區(qū)間取得了富水砂卵石地層盾構(gòu)過(guò)房屋的巨大成功，為今后富水砂卵石地層中的盾構(gòu)過(guò)建（構(gòu)）筑物施工提供了技術(shù)支持。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：

27、 </b></p><p>　　李成學(xué),張志賀,張衛(wèi)勇.淺論盾構(gòu)工法中的背后充填注漿技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù), 2004(6). </p><p>　　鄒?.盾構(gòu)隧道同步注漿技術(shù)[J].施工技術(shù), 2002(9). </p><p>　　王暉,力大勇,夏廣紅.盾構(gòu)機(jī)盾尾注漿施工中存在的問(wèn)題及其對(duì)策分析[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版),2004(1)