淺析區間隧道帷幕注漿施工方法

【摘要】當區間隧道穿過富水砂層時，需要通過帷幕注漿有效阻斷滲水及固結掌子面松散巖體。本文以青島地鐵一期工程（3號線）君西區間隧道初期支護施工為例 ，介紹了地鐵區間隧道帷幕注漿施工方法，并探討注漿工藝和注漿材料的選擇，以期最大限度的加固地層，達到縮短工期、提高經濟效益的目的。

【關鍵詞】區間隧道；帷幕注漿；圍巖加固；施工工序

1、引言

伴隨著我國國民經濟的迅猛發展，城鎮居民對改善城市交通狀況的呼聲日益增大，城市地下鐵路系統以其運量大、速度快等優點備受青睞。在許多城市，地鐵已擔負起主要的乘客運輸任務，更多城市的地鐵建設已在籌劃之中。地鐵工程建設并非易事，其施工工藝相對復雜。本文以青島地鐵一期工程（3號線）君西區間的施工為例，詳細介紹地鐵施工工藝中常用的帷幕注漿施工方法。

帷幕注漿是用液壓或氣壓將能凝固的漿液按設計的濃度通過特設的注漿鉆孔，壓送到規定的巖土層中，填補巖土體中的裂縫或孔隙，以改善注漿對象的物理力學性質，以滿足地鐵施工的需要。

2、工程概況

青島地鐵一期工程（3號線）君西區間出君峰路站后，沿京口路向西-北方向穿行，穿越大村河后進入西流莊站，區間總長度784.401m，埋深10～16m，左右線間距13m。隧道洞身穿越粗礫砂及強風化中等風化花崗巖地層，地質條件復雜，地下水豐富，存在較嚴重的滲水現象。為有效阻斷滲水并固結掌子面松散巖體，需要對半斷面進行帷幕注漿處理。

3、帷幕注漿施工方法選擇

現階段地鐵施工常用的帷幕注漿施工方法主要有兩種：全孔一次性注漿和分段前進式注漿。地層裂隙較均勻的地層，鉆孔能一次成形，可采取全孔一次性注漿； 在裂隙發育且不均勻或破碎難以成孔的巖層及砂層，采用分段前進式注漿，即自孔口開始，鉆進一段，注漿一段，直至孔底最后一段注完為止，每次鉆孔注漿分段長度根據圍巖情況而定。前進式分段注漿采用孔口管法蘭盤進行止漿。

鉆孔和注漿順序由內向內，由下向上，同一圈孔間隔施工。基于君西區間實際圍巖情況，本區間帷幕注漿主要采用全孔一次性注漿方式注漿，如果出水量較大、涌泥涌砂、成孔困難，則采用分段前進式注漿。

4、止漿巖盤與鉆孔

由于本段隧道滲水現象嚴重，且水壓較大，需要在注漿前澆筑止漿巖盤。止漿巖盤的施工分為兩個循環：第一循環掌子面修整清底，安裝模板，澆筑50cm厚C20混凝土止漿墻；第二循環清理止漿巖盤表面，噴射砼找平止漿盤巖面，以便進行注漿布孔。

在止漿墻上按注漿施工孔位布置圖放出孔位并標注孔號。布孔可采用徑向分角徑弧交匯法或橫豎線交匯法布設，如圖1。

先鉆5個超前探孔，以探測前方地質情況和富水量大小。正式鉆孔前需要先對超前鉆孔進行注漿，先注弱水孔，再注強水孔。根據超前探孔確定其余孔鉆注順序，先鉆孔注弱水區，后鉆孔注強水區；鉆孔和注漿順序由內圈向外圈依次進行，同一圈跳孔注漿；根據此原則確定鉆孔注漿順序。

圖1 注漿施工孔位布置圖

5、漿液配置

帷幕注漿漿液一般使用水泥漿。其水灰比為1：1。預測單孔注漿量計算公式：

Q=лr2Hηa（1+β）

式中，Q為漿液壓入量（m3），r為漿液擴散半徑（m），H為孔深（m），η為地層裂隙率或孔隙率，a為漿液在裂隙內的有效充填系數，β為漿液損失率。

預測巖層單孔注漿量Q=0.14H，土層單孔注漿量Q=0.41H，實際注漿量須根據注漿效果以達到單孔結束注漿標準為準。根據砂層注漿情況，單液漿不能滿足采用則采用超細水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿：水玻璃=1：1（體積比）。

初步計算出需漿液數量，按上述方法配制水泥漿。

水泥漿根據制漿設備容量計劃好一次配料數量及分次配料數量。配制準備量桶，先向量桶注水到設計量，再倒入制漿機，然后放入對應的水泥量進行攪拌，最后倒入貯漿桶供注漿機抽注。注漿過程中用木棍攪拌水泥漿液防止沉淀。注雙液漿時準備好相應數量水玻璃（檢測達到貝美度）。

6、壓注漿液

連接注漿管路，用注漿泵先壓水檢查管路是否漏水，設備狀態是否正常，然后再注漿。

標定注漿泵上壓力表的最大壓力指標，泵壓后觀察壓力變化及水泥漿和水玻璃的消耗數量。記錄注漿時間和注漿量。

注漿一般采用分級升壓發，壓力為1.0～1.5Mpa。啟動注漿泵，壓力調至1Mpa，記錄注漿速度，若不進漿或正常進漿后速度減慢，則壓力升至1.2Mpa；壓力升至1.2Mpa后記錄注漿速度，當正常進漿速度減慢，則壓力升至1.5Mpa持續注漿。升至1.5Mpa后注漿速度小于5升/分鐘，即結束注漿。若注漿速度大于5升/分鐘，則持續注漿超過10分鐘即結束注漿。注漿達上述標準時立即停止注漿。注漿結束后，拆卸注漿器件，全部清洗干凈，并對注漿泵進行檢查保養。

7、結語

帷幕注漿工程不僅是一項施工技術問題，且涉及大量的管理問題，應該把它看成是一個復雜的系統工程。它涉及到工程施工方法及質量、地質及水文地質條件的再分析、方案設計及確定、各種參數選擇及在施工過程中因素多變而進行參數的合理調整、施工人員的組織與素質、鉆注設備和器材的選擇、加工等方面，必須應用全面質量管理方法，進行質量控制才能達到效果好、工期短的目的。不斷深入研究該地層中的注漿機理、優化注漿方案 ，選擇更合理的材料、工藝、機械設備、注漿參數及效果評判方法 ，進一步完善這些部位的注漿效果 ，最大限度地加固地層 ，仍是需要努力的方向。

參考文獻

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