隧道長距離水平灌漿施工方法

劉薈 曹敏

(1.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司,四川成都 611731;2.中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川成都 611731)

隧道長距離水平灌漿施工方法

劉薈1曹敏2

(1.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司,四川成都 611731;2.中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川成都 611731)

本文作者從實際工作出發(fā)對隧道長距離水平灌漿的施工方法進(jìn)行了闡述。

隧道 水平 灌漿 施工 方法

1 長距離水平二重管雙環(huán)塞灌漿工法介紹

潛盾隧道長距離水平二重管灌漿工法（圖1）是先在工作井連續(xù)壁面上,放樣出鉆孔位置與角度,當(dāng)孔位配置完成后,再以水平鉆機鉆孔。在鉆孔過程中,會鉆過C-E和C-W兩口工作井之連續(xù)壁和高鐵隧道南側(cè)連續(xù)壁后,再碰到工作井到達(dá)端水平鏡面改良區(qū),穿過水平鏡面改良區(qū)后,才鉆至本工程灌漿改良區(qū)之設(shè)計改良深度,鉆孔完成后,再置入可破碎型之灌漿外管進(jìn)行灌漿。雙環(huán)塞灌注管,插入灌漿外管進(jìn)行灌漿的動作,其優(yōu)點說明如下。

(1)外灌漿管與孔壁間之空隙被封堵材填充,使得漿液得以確實地灌注于灌漿之地層范圍內(nèi)。

(2)地層內(nèi)孔隙較大及軟弱部分,可以分次灌漿處理。第一次灌漿可將較大之孔隙填充,降低土層之透水性,使第二次灌漿得以照預(yù)定計劃范圍均勻滲透。

(3)第二次灌漿漿液其膠凝時間較長,采低壓、低流量方式灌注,可滲透到細(xì)粒之土層。

(4)灌漿管裝置作業(yè)與施灌作業(yè)分別獨立進(jìn)行,易于管理及確保灌漿成效。

(5)藉由分析作業(yè)記錄,并施作透水試驗,可確保灌漿效果,成效不佳之部份更可進(jìn)行補灌,以達(dá)到預(yù)定之成果。

注:1．灌漿外管采用破碎型灌漿外管,以利潛盾機通過,管上每間隔33cm設(shè)有孔徑5mm×4孔之灌漿孔,孔外以彈性橡膠封環(huán),形成單向閥,在灌漿壓力作用下能順利灌注漿液。

2．連續(xù)壁背后之水平鏡面灌漿區(qū),每Step灌注約13L(直徑約為1m,長約為0．33m之范圍灌注5%的注入率),進(jìn)行第二次注入材檢查及補充灌漿(針對壓力相對偏低孔位進(jìn)行補充灌漿,黏土層灌注約CB注入率=5%,砂土層灌注約SL注入率=5%)。

2 施工材料混合方式及種類

本工程使用灌漿液之混合方式,有1．0徑式和2．0徑式兩種方式,在進(jìn)行CB回填封堵材和改良區(qū)之灌漿作業(yè)多采用1．0徑法,先將漿液攪拌混合好后,再用泵浦灌注至土層,諸如一次灌漿或二次灌漿等都采用此種方式。若進(jìn)行止水灌漿時,則會采用2．0徑法,因為止水灌漿藥液的凝結(jié)時間只有數(shù)秒,因此SL藥液之反應(yīng)劑與水玻璃溶液須先分別拌合后,再于泵浦灌注至灌漿管出口端做混合,其膠凝時間只有三秒。

圖1 長距離水平二重管雙環(huán)塞灌漿工法示意圖

?

?

?

在施作CB灌漿的時候,采用水泥皂土漿(CB),即水泥與皂土的混合液,將CB漿以脈狀灌漿的方式灌入土層中,待材料硬化后固結(jié)土層。其作用主要是靠CB漿之懸濁粒子填充與擠壓土壤孔隙達(dá)到改良地盤的效果,CB漿因皂土的作用,使?jié){液保有相當(dāng)?shù)酿?因此能以長時間維持流動性,擠壓土體并保持著相當(dāng)?shù)膹姸取Ｔ谶M(jìn)行SL止水灌漿的時候,灌漿液由A液與B液組成,A液代表主劑,即水玻璃溶液,B液為硬化劑、反應(yīng)劑或催化劑;變化兩種藥液混合比率,可控制藥液灌注于地層中的膠凝時間,而在藥液于膠凝前,其流動性隨時間而降低,同時黏滯度也會隨之增大。另外,在止水灌漿的過程中,采用稀釋水玻璃溶液加SL漿液之混合液。因為涌砂水時,現(xiàn)場須實時處理,以免造成沉陷量和范圍之?dāng)U大,因此需采用瞬凝型的止水材料,讓灌漿液在灌漿管出口端作混合,以免被涌水沖走。

3 施工材料與配比

本工程施工之灌漿材料、灌漿配比及灌漿量計算方式說明如下:

(1)CB封堵材配比:主要采用懸濁型水泥皂土漿液(CB漿),其目的是為了防止灌漿過程中漿液沿著灌注外管周圍與土壤的間隙滲流(表1)。

(2)黏土層與粉土層均以CB漿灌注:第一次灌漿的目的是以擠壓或劈裂孔隙較小之土層,進(jìn)而填充地層中孔隙較大之區(qū)域。為避免造成爾后第二次灌漿之困難,其強度配比不可太高,因此,第一次灌漿材的配比同CB封堵材。

(3)黏土層中以CB漿灌注第二次或第三次灌漿材:在黏土層進(jìn)行第二次或第三次CB灌漿的目的是將懸濁型漿液以劈裂的方式灌入土層,以強制壓密土層增加強度(表2)。

(4)粉質(zhì)砂土層以SL漿液灌注第二次或第三次灌漿材:在粉質(zhì)砂土層進(jìn)行第二次或第三次SL灌漿的目的,是讓溶液型藥液以滲透灌漿的方式滲入土壤之孔隙,以降低土層的透水性,達(dá)到止水的效能(表3)。

(5)本工程采用溶液型無機系之硅膠溶液;在地底下之膠凝時間約60分鐘,第二次灌漿材料之膠凝時間因受地底溫度、一次灌漿材及土質(zhì)特性等因素之影響,故可以調(diào)整配比。

4 結(jié)語

本工程采用之水平鉆孔二重管雙環(huán)塞灌漿工法,系以低壓的方式灌注于地層中,依照各孔位設(shè)計的總灌漿量,控制灌漿泵浦的灌漿速度,在每階灌漿需灌注該孔位設(shè)定灌漿量,亦即采用定量灌漿管理的方式進(jìn)行灌漿。然而,灌漿壓力受地層、灌漿材料、膠凝時間、灌漿方式、灌漿時間及灌漿速度的影響而有變化。因此需在灌漿過程中注意灌漿壓力的變化。若灌漿壓力過大,可能是灌漿內(nèi)管之灌注孔沒有對準(zhǔn)灌漿外管的灌注孔,或是該處之地層特別緊密,導(dǎo)致灌漿壓力異常的上升等,因此可調(diào)整雙環(huán)塞灌注管或是改變該階的灌漿量作調(diào)整。

[1]關(guān)寶樹,編著.隧道工程施工要點集[M].人民交通出版社,2003.