徑向注漿止水技術(shù)在軟弱富水圍巖淺埋隧道中的應(yīng)用

宋華君

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島266001）

0 引言

青島市城市軌道交通工程建設(shè)正在飛速發(fā)展，全市規(guī)劃形成軌道交通線(xiàn)19條線(xiàn)路，全長(zhǎng)814.5公里。其中市域構(gòu)建以“一環(huán)四線(xiàn)”為基本形態(tài)框架的軌道交通快線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，由9條線(xiàn)路組成，全長(zhǎng)460.8公里。中心城區(qū)構(gòu)建三城三網(wǎng)、網(wǎng)間互聯(lián)的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，由10條線(xiàn)路組成， 全長(zhǎng)353.7公里。2020年規(guī)劃建設(shè) M1、M2、M3、M4一期、M6一期、M7 一期、M8、R1 一期、R2、R3 共 10條軌道線(xiàn)路，約 420.6 公里。在建線(xiàn)路有M2、M3地鐵線(xiàn)和R1輕軌線(xiàn)。

由于青島地區(qū)地下水豐富，隧道涌水和結(jié)構(gòu)變形是在軟弱富水地層中進(jìn)行淺埋暗挖法的施工難點(diǎn)。為了解決隧道涌水及涌水引起的初支結(jié)構(gòu)變形的問(wèn)題，在五四廣場(chǎng)站～江西路站區(qū)間隧道施工中反復(fù)研究和總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，得出了控制隧道涌水的關(guān)鍵施工技術(shù)。

1 工程概況

五四廣場(chǎng)站至江西路站區(qū)間隧道位于青島市香港中路與南京路下方，毗鄰青島市著名的五四廣場(chǎng)和青島市政府辦公大樓。區(qū)間隧道左右線(xiàn)長(zhǎng)度分別為1269.6m和1298.4m。地勢(shì)起伏較大，埋深約8.0～27.0m，地面交通繁忙，人流、車(chē)流量大，地下管線(xiàn)種類(lèi)繁多，周?chē)ㄖ锩芗Ｋ淼赖刭|(zhì)和水文地質(zhì)條件較差，處于軟巖富水地層。

區(qū)間范圍內(nèi)第四系上部土層為人工填土層、沖洪積土層粉質(zhì)粘土、砂粘性土，基巖為燕山期花崗巖。人工填土層分布廣泛，主要為雜土層和素土層，對(duì)區(qū)間隧道施工有一定影響。沖洪積土層粉質(zhì)粘土分布不均勻，砂層零星分布，對(duì)區(qū)間隧道施工有一定影響。圍巖等級(jí)為Ⅳ級(jí)。地下水類(lèi)型按賦存方式主要為：第四系松散層孔隙水（潛水、微承壓水）和基巖裂隙水。富水地層隧道開(kāi)挖后，大量地下水會(huì)滲入隧道，導(dǎo)致圍巖失水固結(jié)，地表下沉，對(duì)地表路面交通以及周?chē)ㄖ飵?lái)極大的危害。另外，地下水滲透對(duì)圍巖產(chǎn)生軟化作用，圍巖由硬塑變?yōu)檐浰軤顟B(tài)，甚至變?yōu)榱魉軤顟B(tài)，產(chǎn)生大變形而喪失穩(wěn)定性[1]。

五江區(qū)間隧道為單洞單線(xiàn)馬蹄形斷面，設(shè)計(jì)寬度6.2m，高度6.5m。支護(hù)參數(shù)為：拱部采用L=2.5m，Φ22砂漿錨桿@1m×1m，梅花形布置加固巖體；250mm厚噴射混凝土，格柵拱架@0.5m，雙層鋼筋網(wǎng)Φ6.5@200×200。二襯采用300mm厚鋼筋混凝土襯砌。

2 徑向注漿設(shè)計(jì)

2.1 掌子面圍巖以強(qiáng)風(fēng)化下亞帶花崗巖為主，圍巖較破碎，地下水呈線(xiàn)狀出露。采用徑向注漿增強(qiáng)破碎圍巖整體性，提高堵水能力，防止失水過(guò)大造成地表塌陷及地面管線(xiàn)破壞。

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

在軟弱圍巖段，隧道拱頂90°范圍內(nèi)采用徑向注漿，采用3.5m長(zhǎng)Φ42小導(dǎo)管，間距1m×1.5m，梅花形布置，注漿壓力0.5MPa。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)照片

3 徑向注漿施工方案

3.1 施工工藝流程

徑向注漿施工工藝流程如圖2：

3.2 施工工藝及技術(shù)要求

1）鉆孔可采用風(fēng)動(dòng)式鉆機(jī)，具體可根據(jù)地層條件及成孔效果選擇。鉆孔位置滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，孔口位置偏差不超過(guò)5cm，孔底位置偏差不超過(guò)孔深的1%。鉆孔應(yīng)清洗干凈，并作好鉆孔檢查記錄。

2）注漿管采用L=1m，t=3.5mm無(wú)縫鋼管。設(shè)計(jì)采用全孔注漿，可以用鉛絲，麻刀或木楔等材料在注漿孔口將間隙堵塞。

3）注漿順序應(yīng)由下往上，由水少處到多水處。可利用止?jié){閥保持孔內(nèi)壓力直至漿液完全凝固。

4）注漿結(jié)束條件應(yīng)根據(jù)注漿壓力和單孔注漿量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)來(lái)判斷確定。結(jié)束條件為：注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓；漿液注入量已達(dá)到計(jì)算值的80%以上。全段結(jié)束條件為：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無(wú)漏注。注漿結(jié)束后必須對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，若未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)孔注漿。除在注漿前進(jìn)行鉆孔質(zhì)量，材料質(zhì)量檢查、注漿后對(duì)注漿效果檢查外，過(guò)程中應(yīng)密切注意注漿壓力的變化。

3.3 控制要點(diǎn)

1）徑向注漿孔孔口位置準(zhǔn)確定位，與設(shè)計(jì)位置的允許偏差為±5cm偏角應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，每鉆進(jìn)一段，檢查一段，及時(shí)糾偏孔底位置偏差應(yīng)小于30cm；注漿孔終孔直徑不小于50mm；

2）注漿前在類(lèi)似地質(zhì)條件下的巖層中進(jìn)行注漿試驗(yàn)，初步掌握漿液充填率，注漿量、漿液配合完凝膠時(shí)間，漿液擴(kuò)散半徑，注漿終壓等指標(biāo)；

3）徑向注漿材料宜先用耐久性好、強(qiáng)度高以及無(wú)收縮性和無(wú)污染的水泥基材料，并盡量采用高濃度漿液；

4）鉆孔和注漿順序應(yīng)由下向上，由水少處到多水處，隔孔跳排鉆注；孔口封堵良好；

5）徑向注漿作業(yè)采用全孔一次性注漿方式進(jìn)行，應(yīng)盡量避免因機(jī)械故障、停電、停水、器材等問(wèn)題造成的被迫中斷，對(duì)于因制止串漿冒漿等而有意中斷，應(yīng)先將鉆孔清理至原深度以后再行復(fù)注；

6）鉆進(jìn)過(guò)程中遇涌水或巖層破碎造成卡鉆，應(yīng)停止鉆進(jìn)，進(jìn)行注漿，掃孔后再行鉆進(jìn)；7）注漿時(shí)如遇竄漿或跑漿，采用間隔一孔或幾孔注漿方式；

8）注漿中，注漿量和注漿壓力是兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。一般規(guī)律是：初始階段壓力較低，注入量增大；正常階段壓力和注入量呈小的波浪式起伏狀態(tài)，但總的比較平穩(wěn)；壓密注滿(mǎn)階段注入量迅速遞減而壓力迅速升高；在注漿中根據(jù)設(shè)計(jì)注漿量和壓力按照上述規(guī)律進(jìn)行控制；

4 處理效果

注漿前初支表面存在線(xiàn)狀水流，注漿完成后線(xiàn)狀水流明顯消失，很好地控制初支表面滲水。注漿管后效果見(jiàn)圖3。

5 結(jié)論

隧道徑向注漿止水技術(shù)在五江區(qū)間隧道反復(fù)施工實(shí)踐，得到了以下結(jié)論：徑向注漿技術(shù)施工原理簡(jiǎn)單，操作方便，施工安全、快捷，易于推廣；采用徑向注漿止水技術(shù)可以很好地控制初支表面滲水量，同時(shí)可以加固隧道周?chē)鷰r體、提高圍巖抗變形性能，保證隧道初支變形穩(wěn)定。實(shí)踐證明，在淺埋隧道穿越軟弱圍巖富水段，采用徑向注漿止水技術(shù)是可行的，與超前注漿技術(shù)相比，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得推廣使用。

［1］王夢(mèng)恕．淺埋暗挖法設(shè)計(jì)施工問(wèn)題新探[J]．地下空間,1992,12(4)：289-294．