卵石地區(qū)地下水位下隧道注漿新技術(shù)

王 寧,王君紅,龔劍玄

(中國建筑西南勘察設(shè)計研究院有限公司,四川成都 610081)

卵石地區(qū)地下水位下隧道注漿新技術(shù)

王 寧,王君紅,龔劍玄

(中國建筑西南勘察設(shè)計研究院有限公司,四川成都 610081)

結(jié)合成都地鐵 1號線隧道的施工情況,詳細(xì)介紹了一種新型的卵石地區(qū)地下水位下注漿的新技術(shù)。文章詳細(xì)地介紹了該技術(shù)的設(shè)計及施工工藝,同時總結(jié)了注漿的質(zhì)量保證措施。指出注漿技術(shù)作為一種處理不良地質(zhì)狀況及地質(zhì)災(zāi)害的技術(shù)手段在隧道及地下工程得到了廣泛的應(yīng)用。

卵石地區(qū); 隧道; 注漿

成都地鐵 1號線盾構(gòu)施工通過站東小區(qū)一建筑物外側(cè)時地面塌陷,經(jīng)研究決定:“為確保建筑物結(jié)構(gòu)安全性,保證地基土承載力,減少既有建筑物可能發(fā)生的后續(xù)沉降變形量,最大限度減少其沉降差異,建議采用注漿方式對建筑物基礎(chǔ)下方地基土層進(jìn)行加固處理”。但由于小區(qū)內(nèi)無施工作業(yè)面,經(jīng)研究決定采用隧道內(nèi)自下而上施工方法對隧道頂部的地基土進(jìn)行注漿加固。

該房屋建成年代為 1995年,住宅層高 2 800mm,總高度20 800mm。房屋基礎(chǔ)型式為獨立基礎(chǔ),基礎(chǔ)埋深為 3.3m或3.6m,持力層為粉質(zhì)黏土層,地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為 200 kPa。通過該建筑物的隧道頂位于地面下 13.0m左右。

1 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1.1 場地土構(gòu)成及特征

人工填筑土層:以雜填土為主,褐灰、灰褐等雜色,松散～稍密,稍濕～潮濕。由卵石、砂土、磚瓦碎塊等建筑垃圾組成,其間充填粘粒,表層 0.3～0.7m多為混凝土。段內(nèi)分布于地表,層厚 2.0m該層均一性差,多為欠壓密土,結(jié)構(gòu)疏松,具強(qiáng)度較低、壓縮性高、荷重易變形等特點。

粉質(zhì)黏土:深灰色、灰黃色,可塑 ～硬塑含鐵、錳質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核。呈透鏡體狀分布于卵石土(3～7層)上部,頂板埋深2.0～5.0m,層厚2.1m。

卵石土:褐黃、黃色,以中密～密實為主,飽和。卵石成份主要為中等風(fēng)化的巖漿巖灰、變質(zhì)巖、砂巖等硬質(zhì)巖組成。磨圓度較好,以亞圓形為主,少量圓形,分選性差,卵石含量70%～80%,粒徑以 20～80mm為主,據(jù)鉆探揭示,最大粒徑180mm,夾零星飄石,充填物為砂及礫石,具弱泥質(zhì)膠結(jié)或微鈣質(zhì)膠結(jié),層厚19.40m。

1.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及已有勘察成果,擬建場地內(nèi)地下水類型主要為孔隙型潛水和基巖裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于第四系上更新統(tǒng)(Q3)以及中更新統(tǒng)(Q2)的砂、卵石土中,兩層砂卵石層富水性好,形成一個整體含水層。滲透系數(shù)K=12.94m/d,為強(qiáng)透水層。本區(qū)間隧道基本位于該層砂、卵石土中,受地下水影響較大。基巖裂隙水主要賦存于基巖裂隙中,基巖巖性為泥巖,透水性、富水性較差,水量較小。

2 本工程需克服的技術(shù)難題

(1)由于隧道頂部為砂卵石地層,地下水豐富,在隧道內(nèi)施工首先應(yīng)解決防止地下水滲漏問題,因為一旦隧道頂部的水滲入隧道,將帶走隧道頂部砂卵石層中的砂,以至于造成二次地面塌陷,影響上部建筑物的安全,同時將影響隧道內(nèi)施工作業(yè)人員的安全。

(2)采用隧道內(nèi)注漿,應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力,防止注漿壓力影響隧道頂部環(huán)片的結(jié)構(gòu)安全,同時應(yīng)防止注漿壓力過大造成地面隆起。

(3)隧道內(nèi)注漿完成后,要即時的恢復(fù)管片的原有強(qiáng)度和防水性能。

3 注漿的技術(shù)措施

3.1 止水措施

圖1 隧道內(nèi)打孔位置

(1)管片開孔:管片開孔分兩步進(jìn)行,先在隧道正上部首先用取芯機(jī)打設(shè)一個外徑為 130 mm、深度為 100 mm的孔,此位置位于兩個手孔中間;其次在同一圓心處打設(shè)外徑 75mm,深度160mm(圖1)。

(2)安裝止水裝置:將事先做好的止水裝置安裝在開好的孔中。止水裝置結(jié)構(gòu)形式見圖 2。

圖2 止水裝置剖面

(3)安裝球閥裝置:注漿管從安裝好的止水裝置法輪盤進(jìn)口中打入到設(shè)計深度后,在注漿管上焊接上止水球閥,并關(guān)閉球閥止水。注漿時打開球閥便可注漿。

3.2 注漿壓力控制措施

注漿壓力是注漿的主要參數(shù),對漿液的擴(kuò)散、裂隙充填、注漿效果的好壞,起著決定性的作用。因此必須有足夠的壓力克服靜水壓力和地層阻力將漿液壓入巖層中,以達(dá)到帷幕體加固圈的厚度,但也要避免壓力過大漿液滲透過遠(yuǎn),浪費材料和時間。注漿壓力與圍巖的裂隙發(fā)育程度、涌水壓力、漿液材料及凝膠時間有關(guān)。借鑒以往資料,注漿壓力公式主要有兩種,一是P=(2～3)P0;二是P=(2～4)MPa+P0,式中P為注漿終壓,P0為涌水壓力(MPa)。通過本隧道施工實踐,認(rèn)為公式二比較合理、可靠,施工時取用計算公式的上限值。

3.3 封口措施

(1)漿液達(dá)到 7 d強(qiáng)度之后,拆除法蘭盤。

(2)部分割除止水鋼管(管片內(nèi)弧以內(nèi)50mm)及注漿錨桿。

(3)止水鋼板焊接密封。

(4)空隙部分用快干水泥抹平。

3.4 質(zhì)量保證措施

(1)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行鉆孔。打孔之前要了解小區(qū)內(nèi)的管線埋設(shè)情況,打孔時錨桿機(jī)上注漿管要位置準(zhǔn)確,防止注漿管子偏心斷裂。

(2)注漿材料應(yīng)滿足設(shè)計要求,嚴(yán)禁使用過期的水泥。(3)漿液配比應(yīng)符合設(shè)計要求,配漿誤差不超過 5%。

(4)漿液攪拌應(yīng)均勻,一般水泥漿攪拌時間為 3～5m in,但不得超過 30m in。未攪拌均勻或沉淀的漿液嚴(yán)禁使用。

(5)注漿過程中要對房屋進(jìn)行實時監(jiān)測。注漿過程中,時刻注意泵壓和流量的變化,若吸漿量很大或壓力突然下降,注漿壓力長時間不上升,應(yīng)查明原因;如工作面漏漿,可采取封堵措施;如跑漿可通過調(diào)換漿液、調(diào)整漿液配比,縮短漿液凝膠時間,進(jìn)行大泵量、低壓力注漿,必要時采用間歇注漿,以達(dá)到控域注漿的目的。

(6)嚴(yán)格按照前進(jìn)式注漿設(shè)計的段長進(jìn)行分段注漿,不得任意延長分段民度,必要時可進(jìn)行重復(fù)注漿,以確保注漿質(zhì)量。嚴(yán)格進(jìn)行注漿效果檢查評定,符合要求時才能結(jié)束注漿作業(yè)。

(7)施工過程中要嚴(yán)格遵守施工作業(yè)要求,注意空壓機(jī)高壓作業(yè)安全。

4 結(jié) 論

在穿越既有建筑群的地下隧道工程中,必須保證既有建筑物的安全,這就必須控制地面上建筑物的結(jié)構(gòu)沉降和差異沉降。當(dāng)沉降超過一定限度時,必須進(jìn)行恢復(fù)。注漿提升地基承載力是恢復(fù)地面建筑物高程的一種有效手段。本文對既有建筑群的地基承載力進(jìn)行分析,并結(jié)合成都地鐵 1號線穿越東站小區(qū)既有建筑群的情況,得出一些有意義的結(jié)論。

(1)注漿加固在地鐵隧道建設(shè)過程中,提高既有建筑群的地基承載力,恢復(fù)建筑物的地面高程,是一種簡單有效的方法。

(2)先通過常規(guī)的測量確定地基的弱化位置,再通過對既有建筑群結(jié)構(gòu)注漿抬升彈性進(jìn)行比較分析,說明軟弱處注漿能及時有效的減少既有建筑沉降。對該項穿越工程中既有建筑物的注漿抬升效果進(jìn)行觀測,發(fā)現(xiàn)地面高程最大回升25mm左右,達(dá)到了預(yù)期的效果。

(3)該項目的注漿抬升不僅使建筑物高程損失得到一定的恢復(fù),為恢復(fù)既有地鐵線路正常施工提供必要條件,同時也為類似工程的沉降控制和恢復(fù)積累了寶貴的經(jīng)驗。

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U455.49

B

2010-02-04

王寧(1985～),男,學(xué)士,助理工程師,主要從事巖土工程勘察及地質(zhì)災(zāi)害治理工作。