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)掘進中采用的二次注漿技術(shù)，詳細闡明了以雙液前進式注漿技術(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；前進時注漿 </p><p>　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A </p><p>　　近幾年來，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，詳細闡明了二次注雙液漿在控制地面沉降方面的運用。 </p&g

3、t;<p><b>　　一、工程概況 </b></p><p>　　地鐵二號線【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，過二環(huán)路后來到撫琴西路，線路沿撫琴西路敷設(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白果林站區(qū)間段內(nèi)（以下簡稱羊白區(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。 </p><p>　　羊白區(qū)間沿線受到施工影響的建筑物共計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)掘進過程中洞內(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)進行前進式注漿，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、11點、12點，及時對管片上方進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)機本身配置的原因 </p><p>　　地勘報告顯示羊白區(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。在通過卵石含量多且大或砂層時，為了避免盾構(gòu)掘進過程中卡刀盤，我們優(yōu)化了盾構(gòu)機的刀盤配置，增大了盾構(gòu)刀盤的開口率，這樣因大顆粒的進入就會不可避免的引起盾構(gòu)施工的超挖。 </p><p>　　同時同步背后注漿結(jié)束后，漿液

7、在凝固的過程中會有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，隨圍巖松動范圍擴大，會引起地面沉降。用二次注漿及時填充管片背面的空腔，使地層沒有發(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，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)力在擾動前相當(dāng)長的一段時間里能維持其本身及以上地面的穩(wěn)定。經(jīng)過盾構(gòu)通過時的擾動，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因為固結(jié)殼體阻礙，使的同步注漿的漿液到達不了，就會造成在盾構(gòu)通過一段時間后才會發(fā)生地面的沉降。本標段采用的前進式二次注漿，通過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，地下水會在此匯集形成水囊，如果管片止水條松動或止水條處混凝土開裂掉塊，形成滲水通道。水囊里的水就會從滲水通道進入隧道，即造成隧道滲水。通過二次注漿，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世紀八十年代的老房屋，這些房屋基礎(chǔ)比較簡單、而且還經(jīng)歷了“5.12”大地震后并未進行任何加固處理，盾構(gòu)通過時，因擾動和不可避免的超挖現(xiàn)象，都會造成房屋的沉降發(fā)生，嚴重的會造成市民人身財產(chǎn)的安全。因此需要洞內(nèi)二次注漿，對通過地段的房屋下方的空洞、孔隙、欠密實土體進行填充，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，通過雙液注漿泵，采用前進式注漿技術(shù)將漿液注入盾構(gòu)通過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。在通過卵石含量多且大或砂層時，為了盾構(gòu)能夠順利掘

12、進，避免不必要的卡刀盤現(xiàn)象，盾構(gòu)開口率的增大，必然會造成超挖。由于掘進速度和同步注漿固有的缺陷，同步注漿無法將管片上方的間隙填充滿，管片上方極易形成通道，漿液膠凝時間越長，越容易發(fā)生向土倉泄露和向土體內(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了這一缺點。 </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，混合液的黏性隨時間的增加而增長，隨之進入流塑態(tài)、可塑態(tài)，達到凝固區(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態(tài)和可塑態(tài)的物理凝膠時間就越長。水泥漿與水玻璃配比在2:1的條件下，漿液凝固時間最短，隨著水玻璃水量的增加或減少，水泥漿初凝速度反而會相應(yīng)的增加。 </p><p>　　本標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理 </p><p>　　(1)由于盾構(gòu)機本身的同步注漿系統(tǒng)無法將管片背后拱頂部位空隙填充密實,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,防止掘進中排碴口噴涌。 </p><p>　　(2

15、)在盾構(gòu)掘進的過程中,管環(huán)在盾尾中的位置由盾構(gòu)掘進方向而確定,當(dāng)管環(huán)受力推出盾尾而因管背填充不實將引起管環(huán)位置改變,下坡掘進使管環(huán)上浮,彎道上掘進,造成拐彎處幾環(huán)管環(huán)外移,此時的雙液注漿點除選擇管背頂部外,還應(yīng)增加向彎道外側(cè)點的管環(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)位置越準確,但是,越近會造成雙液漿進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)后的管片孔中進行。 </p><p>　　(4)通過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,并達到在盾構(gòu)掘進的同時,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,盡快阻斷水流通道以便施工,它的晚期強度低,可利用隧道貫通后,

17、對個別滲漏地段,可再次向該處補充注入適量雙液漿。 </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，二次注雙液漿在已拼裝管片后6環(huán)進行前進式注漿，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、11點、12點位，通過不斷加深注漿孔，及

18、時對管片上方進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。如若注漿壓力過大，漿液初凝時間過長將會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通過調(diào)配合比來調(diào)初凝時間（10s內(nèi)），控制注漿壓力；②在盾構(gòu)推進時注漿，盾構(gòu)停止而沒達到注漿終止壓力時應(yīng)停止注漿，向孔內(nèi)注清水待盾構(gòu)推進時再注漿。 </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，出渣量控制好時，二次注漿在已拼裝管片后12～14環(huán)進行跟進式注漿，即在12～14環(huán)上方120度范圍以內(nèi)，利用管片上方三個吊裝孔及預(yù)先埋設(shè)好的孔位，及時對管片上方進行注漿加固，

20、并且每隔10環(huán)封閉一圈（實際中由于掘進與空間的限制需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，初凝時間40s左右。 </p><p>　?、谧{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、在五號臺車后搭設(shè)平臺對建（構(gòu)）筑物、超挖點及地面跟蹤注漿難以到達的地方進行二次補注漿（特別是地面監(jiān)控量測顯示沉降的地方）。由于之前的同步注漿及跟進的前進式二次注漿，在漿液擴散范圍內(nèi)砂石被膠結(jié)，在隧道輪廓線外圍形成一層硬殼，經(jīng)過多次鉆孔確定在隧道上方有約2m厚的硬殼層，因此二次補注漿應(yīng)采取深孔注漿。結(jié)合地面監(jiān)控量測如有必要可對沉降點進行前進式注漿，注漿壓力可適當(dāng)增至0.6～0.8Mpa。 </

22、p><p>　　對建（構(gòu)）筑物進行二次補注漿，應(yīng)根據(jù)地面監(jiān)測從建（構(gòu)）筑物沉降量大的一側(cè)向沉降量小的一側(cè)開始注漿，實施過程中因漿液的流動性以及為打孔難度的增大，采用跳環(huán)形式，每環(huán)施工1個孔，選擇管片上方120度范圍以內(nèi)的孔位進行交叉注漿，隨時根據(jù)地面監(jiān)測調(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大。 </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

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 </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)通過濾網(wǎng)濾去雜物及沒攪拌開的水泥團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，同時用波美計測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 </p><p>　?。?）雙液注漿一經(jīng)開始即應(yīng)連續(xù)進行力求避免中斷； </p&

25、gt;<p>　?。?）注漿過程中如需暫停注漿時，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，保證下次注漿時管路的暢通。 </p><p><b>　　三、結(jié)束語 </b></p><p>　　通過羊白盾構(gòu)區(qū)間掘進，成功正穿和側(cè)穿28幢房屋的施工過程看，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、開裂，隧道無滲水現(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)間不僅及時對管片上方進行注漿加固，防止建筑物下沉或地面塌陷，而且未對盾構(gòu)掘進造成影響，因二次注漿的多方面的特點，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)過房屋的巨大成功，為今后富水砂卵石地層中的盾構(gòu)過建（構(gòu)）筑物施工提供了技術(shù)支持。 </p><p><b>　　參考文獻：

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)機盾尾注漿施工中存在的問題及其對策分析[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(工程技術(shù)版),2004(1)