廣州富水地層聯絡通道加固技術

楊廣祥

（中鐵二十局集團有限公司　陜西西安　710016）

1　引言

廣州佛莞城際鐵路某聯絡通道處于富水軟弱地層中，施工過程中極易出現塌方及涌水事故，施工風險較大，屬于高風險工程。本文以該工程實例，施工前通過合理的加固措施，對聯絡通道富水軟弱地層加固施工技術進行了有益的研究和探索，在類似工況下進行施工積累經驗。

2　工程概況和水文地質條件

2.1　工程概況

聯絡通道采用礦山法施工，結構采用復合式襯砌、并輔以超前小導管的輔助加固措施，聯絡通道全場12.7m，地面埋深19.4m。

2.2　水文地質條件

設計圖紙地質勘探資料表明，橫通道開挖地層屬于Ⅵ級圍巖，主要為全風化泥質砂巖，上部為粉質粘土層。在通過盾構掘進至該地層時進行開倉檢查，發現土體自穩能力差，土倉內水量較大，地質情況較差，這種地層施工聯絡通道風險較大，開挖前需要采取有效的加固措施，以確保施工安全。

3　施工方案選擇

（1）聯通通道圍巖較為軟弱，設計采用φ800@600高壓旋噴樁進行加固，改良土體以達到加固地基或止水防滲的目的[1]。但是在全風化二長花崗巖且地下水豐富的地層，通過前期類似地層——中施工旋噴樁總結發現，旋噴樁加固土體并能形成一定直徑的樁體，對地層加固起到了一定的作用，通過有關文獻可知，對于富水砂層，如旋噴樁超過20m，下部成樁極易造成樁徑不均，樁與樁之間咬合效果不均，加固區域未能形成整體封閉的加固土體，在聯絡通道洞門管片探孔發現水量大，加固后止水效果確實一般。

（2）注漿法通過注漿機壓力作用，使水泥漿液通過一定的壓力作用滲透、填充、劈裂等形式注入巖土的空隙、裂隙或空洞中，漿液凝固后，地層的強度和完整性增強，滲透系數和含水量減少，從而達到加固地層和堵水的目的。通過隧道內水平注漿可以隔斷水源和加固土體，在隧道開挖輪廓外形成一定厚度的半封閉截水圈，截住大部分地下水，使其不侵入開挖面，威脅開挖安全，然后快速開挖支護以確保安全的施工方法。

（3）對已完成聯絡通道開挖前采取的加固方法總結，可以發現進行地面旋噴樁豎直加固后輔以水平注漿加固后，能有效的加固土體，阻隔地下水，保證聯絡通道的施工安全和質量且施工成本較低，結合本工程的特點，這是最適用的方法。

4　加固方案的設計與實施

4.1　旋噴樁施工

在聯絡通道對應的地面位置進行旋噴樁加固。旋噴樁水泥漿液采用P.O42.5硅酸鹽水泥，水灰比1：1。注漿壓力30MPa，噴射提升速度15cm/min，旋轉速度20rpm。施工前先進行試樁，再進行抽芯檢測，最終以試樁確定的施工參數組織施工。聯絡通道旋噴樁加固范圍為輪廓上3.35m，左2.35m，右2.35m，下2.35m。旋噴樁為咬合樁，φ800@600梅花形布置。

4.2　水平注漿施工

水平注漿主要分為兩個步驟：①在洞門管片切割前先在兩側施工止水環；②每段開挖前要進行注漿加固。

4.2.1止水環施工

洞門管片切割前先在其左右各4環施工雙液漿止水環，確保隧道徑向水系得到封堵。若隧道管片背后存在“水囊”，可先在通道口左右側5m范圍內設置排水孔，提前做好排水工作。

4.2.2孔位布置

注漿范圍為開挖輪廓線外3m進行設計，通道拱部和邊墻上部注漿采用水平孔。其余注漿采用豎直平面內向下傾斜孔，斜孔兩側隧道對稱布置。漿液擴散半徑2～3m，孔底間距3～4m，注漿孔按擴散半徑2m，共設置33個注漿孔。

4.2.3孔口管施工

在管片上直接鉆孔作為注漿管孔口，注漿孔開孔直徑不小于110mm，終孔直徑不小于91mm；孔口管采用φ108mm，壁厚5mm的熱軋無縫鋼管，孔口管應埋設牢固，并用快速水泥封堵進行止漿[2]。

4.2.4注漿工藝

注漿一般先注內圈孔后注外圈孔（在雙排孔或多排孔的條件下），先注無水孔后注有水孔。根據降水漏斗的原理，一般是從拱頂順序向下注，如遇竄漿或跑漿，則間隔一孔或幾個孔注。后退式注漿通過鉆桿一次性鉆孔到位，通過鉆桿從里往外分段壓漿，注漿壓力達到設計要求，后退鉆桿再壓漿，依次直到該孔結束。前進式注漿工藝是在施工時，實施鉆一段、注一段，再鉆一段、再注一段的鉆、注交替方式進行鉆孔注漿施工。每次鉆孔注漿分段長度1～3m，孔口管法蘭盤進行止漿。

4.2.5注漿配合比

水平深孔注漿采用水泥-水玻璃雙液漿。水泥漿配比為1：1，水玻璃濃度30～35波美度。水泥漿和水玻璃的體積比為3：1，具體配比根據注漿時的地質狀況進行調節。

4.2.6注漿壓力及封堵

注漿壓力為靜水壓力加上0.5～1.5MPa，當巖層破碎容易造成塌孔時，采用前進式注漿，否則改用后退式注漿，注漿的填充率按3%進行計算。注漿結束后，對管片上的鉆孔進行封堵，封堵采用C50微膨脹混凝土，封堵厚度不得小于管片厚度，且不得有滲漏水，并設檢查孔5個，其中拱部2個，左右邊墻各1個，仰拱處1個，檢查孔直徑φ110mm，單孔平均出水量不大于2L/d。

5　開挖及支護方法

按照本文所述方案對聯絡通道的洞身及其上部土體進行加固后方可進行開挖。聯絡通道洞門切割后可根據其周邊地層情況，如地層不夠穩定則考慮設置約2m長的漸變段進行小斷面開挖，待開挖進尺超過漸變段到達正常斷面后，二次開挖至正常端面。隧道正常斷面開挖采用環形開挖保留核心土法，邊開挖邊支護，掌子面穩定性差時，應及時噴射混凝土封閉工作面。

6　結束語

本次加固施工成功的解決了聯絡通道在富水地層中地下水的困擾，通過上述方法，為開挖創造基本無水施工條件。同時配合超前小導管注漿等輔助措施，有效的維護了開挖面的穩定。在類似工況下，該方法可以進行推廣應用。

[1]杜建林.廣州地鐵某聯絡通道在軟弱地層中施工措施[J].廣州建筑，2010：24～27.

[2]徐雙杰.高壓旋噴樁圍護結構施工技術要點淺析[J].河南建材，2013：133～135.