WSS工法注漿技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用

劉守文

（中鐵十四局，山東 濟(jì)南 250002）

1 概述

北京地鐵8 號(hào)線什剎海站--南鑼鼓巷站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，在YDK19+432 處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，通道拱頂?shù)刭|(zhì)為圓礫卵石層和中粗砂層，通過打孔探測(cè)知該處地層含水量極大，且地面對(duì)應(yīng)位置為老四合院古舊民居， 地層變形沉降要求在8mm 之內(nèi)。 聯(lián)絡(luò)通道埋深約14m，盾構(gòu)區(qū)間施工期間對(duì)該處地層已有擾動(dòng)，在盾構(gòu)貫通后進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)極大。 為保證聯(lián)絡(luò)通道的施工安全以及保證地面房屋不開裂甚至坍塌，擬采用WSS 工法深孔注漿加固地層， 同時(shí)為后續(xù)其它類似工程取得深孔注漿技術(shù)參數(shù)。

2 WSS 工法注漿工藝簡(jiǎn)介

2.1 與傳統(tǒng)注漿工藝相比所具有的優(yōu)點(diǎn)

本工程擬采用二重管無收縮定向旋噴WSS 工法，該工藝與傳統(tǒng)注漿技術(shù)相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）使用電子監(jiān)控技術(shù)和二重管噴射方式，使注入系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單。 （2）可以進(jìn)行一次、二次切換注漿。 一次是限制注漿，二次是滲透注漿，漿液不會(huì)向注漿范圍外溢漿，從而有效保護(hù)地下環(huán)境不被污染。 （3）漿材混合液和注漿的方向性可隨時(shí)調(diào)節(jié)， 漿材的凝膠時(shí)間可以從瞬結(jié)到緩結(jié)，在土層改良時(shí)可以自由地設(shè)定，從粘性土、砂質(zhì)土到富水砂礫層以及更加復(fù)雜的復(fù)合地層，土層條件適應(yīng)性強(qiáng)。 （4）漿液分布較錨桿均勻，能有效地提高土體的整體強(qiáng)度，增強(qiáng)止水效果。（5）二次噴射可以用壓力噴射到均勻的土質(zhì)顆料之間，減少了對(duì)周圍建筑的影響。 （6）二重管無收縮定向旋噴WSS 工法可應(yīng)用于盾構(gòu)工程加固土壤、橋墩基礎(chǔ)加固、基坑護(hù)坡加固及止水、穿越河床隧道與建筑物下隧道加固及止水等。

2.2 注漿材料

注漿材料分為溶液型（由A 液和B 液組成，簡(jiǎn)稱AB 液）和懸濁液型（由A 液和C 液組成，簡(jiǎn)稱AC 液），前者強(qiáng)度較低但止水效果較好，后者強(qiáng)度較高，施工中采用AB 液和AC 液交互使用。 現(xiàn)場(chǎng)配料時(shí)需嚴(yán)格按試驗(yàn)確定的配合比進(jìn)行漿液配制，并采用經(jīng)過檢定的計(jì)量工具。 配比詳見表1。

表1 注漿漿液配比表

漿液實(shí)際配比可根據(jù)地層厚度、滲水量、固結(jié)硬化時(shí)間等情況進(jìn)行調(diào)整，漿液標(biāo)準(zhǔn)配比見表2。

表2 漿液標(biāo)準(zhǔn)配比表

3 注漿加固施工

3.1 工藝流程

深孔注漿施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 深孔注漿施工工藝流程圖

3.2 聯(lián)絡(luò)通道注漿

3.2.1 技術(shù)參數(shù)

圖2 注漿孔布置圖

聯(lián)絡(luò)通道深孔注漿對(duì)拱頂范圍地質(zhì)進(jìn)行加固，其地層主要為圓礫卵石層和中粗砂層，注漿效果要求在拱頂形成保護(hù)殼，確保通道的順利施工。 通道深孔注漿采用WSS 工法A、（B）C 化學(xué)漿液，在拱頂開挖輪廓線上下各0.5m 處布設(shè)注漿孔各7個(gè)（見圖2 注漿孔布置圖），注漿孔深15m，孔徑42mm，采用后退式注漿。 具體技術(shù)參數(shù)如下：注漿擴(kuò)散半徑R=1100mm；注漿壓力為0.8～2.2MPa；入漿率為A、（B）C 雙液漿約60%；初凝時(shí)間為0.5～2 分鐘，為速凝注漿；鉆桿回抽幅度約10～20cm。

3.2.2 注漿施工

（1）施工準(zhǔn)備

為了提供深孔注漿的作業(yè)空間并方便施工，在盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)設(shè)1m×1m×0.5m 排水池， 并提前在注漿影響范圍對(duì)管片進(jìn)行型鋼支撐加固。 注漿孔沿豎井聯(lián)絡(luò)通道拱頂開挖輪廓線外0.4 米位置布設(shè)，共7 孔，由測(cè)量班放樣注漿孔位置。 然后使用龍門吊將注漿設(shè)備吊入井下， 安裝設(shè)備并調(diào)試， 準(zhǔn)備下部分的鉆孔注漿。 下部分鉆孔注漿結(jié)束后，搭設(shè)腳手架，把注漿設(shè)備移至腳手架上進(jìn)行上部分的鉆孔注漿。

（2）注漿程序

注漿采用后退式注漿，分段長(zhǎng)度為1m～2m，通過鉆孔。 注A、B 漿液瞬結(jié)形成分段止?jié){墻。 注A、C 液滲透注漿加固前段土體交替循環(huán)的方式完成15m 的注漿作業(yè)。

1）鉆孔。 采用TXU-150D 鉆機(jī)水平鉆孔，鉆桿直徑42mm，鉆孔過程中通過操縱儀控制鉆桿角度，水平鉆孔15m 深。根據(jù)鉆孔水情況判斷前方地質(zhì)狀況并做記錄， 以及時(shí)調(diào)整鉆孔參數(shù)并為注漿時(shí)漿液配比提供依據(jù)。 2）A、B 漿液填充空口管周圍空隙并瞬結(jié)加固一段土體形成止?jié){墻，壓力在0.8～1.2MPa 之間。 3）注A、C 漿液滲透注漿，加固止?jié){墻前段土體，注漿壓力控制在1.2～2.2MPa。 一段注漿完成后，拔管1m～2m，循環(huán)之前注漿步驟直至單孔注漿完成，移至下一孔（具體注漿步序見圖3 單孔注漿步序圖）。

圖3 單孔注漿步序圖

（3）注漿設(shè)備

WSS 工法深孔注漿機(jī)具設(shè)備包括水平輻射鉆機(jī)、攪拌器以及注漿泵等，設(shè)備詳見表3。

（4）注意事項(xiàng)

1）施工前，必須對(duì)聯(lián)絡(luò)通道開洞范圍兩側(cè)2-3 環(huán)管片進(jìn)行加固， 以免注漿破壞既有盾構(gòu)區(qū)間結(jié)構(gòu)；2）認(rèn)真檢查設(shè)備和管路， 查看是否滲漏或有其他不正常現(xiàn)象；3）注漿前檢查各種管路、管節(jié)連接及注漿口密封的牢固性，最好試壓，防止噴漿事故發(fā)生；4）注漿結(jié)束，須先卸壓，再放剩余漿液；5）注漿過程中，工人必須規(guī)范佩戴勞保用品，如膠皮手套、護(hù)目鏡等，防止?jié){液腐蝕皮膚。

表3 注漿設(shè)備表

4 加固土體質(zhì)量檢查

在聯(lián)絡(luò)通道開挖輪廓外1m 采用鉆孔取芯， 對(duì)加固土體進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

5 聯(lián)絡(luò)通道開挖

聯(lián)絡(luò)通道開挖嚴(yán)格控制進(jìn)尺不大于0.5m，分上、下導(dǎo)洞施工，對(duì)各導(dǎo)洞采用預(yù)留核心土、上下臺(tái)階法進(jìn)行施工。 施工過程中詳細(xì)記錄每步地質(zhì)情況， 為后續(xù)工程深孔注漿施工提供技術(shù)參數(shù)依據(jù)。

6 聯(lián)絡(luò)通道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析

圖4 聯(lián)絡(luò)通道地表特征點(diǎn)與時(shí)間關(guān)系曲線圖

圖5 聯(lián)絡(luò)通道拱頂沉降特征點(diǎn)與時(shí)間關(guān)系曲線圖

通過采用WSS 工法對(duì)聯(lián)絡(luò)通道富水砂卵石地質(zhì)進(jìn)行改良，暗挖土體的開挖穩(wěn)固性提高了，沉降也得到了有效的控制。 通過監(jiān)控兩層分析， 聯(lián)絡(luò)通道開挖期間地表沉降最大點(diǎn)沉降值為5.9mm，地表沉降趨勢(shì)如圖4 所示。 聯(lián)絡(luò)通道拱頂沉降最大點(diǎn)沉降值為3.0mm，拱頂沉降趨勢(shì)如圖5 所示。

7 總結(jié)

聯(lián)絡(luò)通道WSS 工法深孔注漿施工以及通道開挖過程中對(duì)地質(zhì)的記錄分析， 為后續(xù)類似暗挖工程深孔注漿施工技術(shù)參數(shù)的確定提供了科學(xué)的依據(jù)。 根據(jù)地質(zhì)資料總結(jié)，實(shí)現(xiàn)合理布設(shè)區(qū)間正線注漿孔，控制注漿壓力、調(diào)整漿液配比等，什剎海站--南鑼鼓巷站盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道順利施工， 成為北京地鐵8 號(hào)線通過一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源的成功案例。

WSS 工法深孔注漿工藝具有提高土體抗剪強(qiáng)度、 承載力，止水效果好等優(yōu)點(diǎn)，該工法在地鐵軟巖加固、超淺埋暗挖、富水軟弱地層施工中是一項(xiàng)較成熟的新型施工工藝， 在地鐵施工中已有不少成功案例。

[1]地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].王夢(mèng)恕.

[2]隧道工程施工要點(diǎn)集[M].關(guān)寶樹.