富水地層中系統注漿防治隧道滲漏水技術

常東明 華成龍

摘 要：青島地鐵項目施工的井嘉區間正線區段初支滲漏水情況嚴重，滲漏水基本來源于基巖裂隙水，對二襯施工條件和二襯施工質量造成嚴重影響，為了徹底解決初支滲漏水問題，采取全斷面系統注漿施工技術進行堵水作業。施工中根據隧道開挖方向地質層特性，不斷修正全斷面系統注漿參數，最終達到了分區分段注漿止水的效果。

關鍵詞：滲漏水；施工質量；系統注漿；方案優化

1 工程概況

1.1 工程位置及周邊環境

青島地鐵R3線井嘉區間3#豎井位于漓江西路南側唐島灣濱海公園停車場內，豎井南側距離海邊約78m，北側約80m為石油大學，東側及西側為唐島灣公園停車場及綠地，3#豎井正線區間隧道與唐島灣海岸線的最小平面距離約17.17m。

1.2 地質條件

區間正線隧道上覆為第四系人工填土、粉細砂、粉質黏土、中、粗砂及含黏性土礫砂，厚6.6m～18.6m，下伏燕山晚期花崗斑巖、閃長巖及白堊系角礫凝灰巖。本區間揭露的中風化帶呈碎裂狀～塊狀，多個結構面見構造蝕變現象。隧道洞身主要位于基巖中～微風化帶，圍巖等級Ⅲ～Ⅴ級。地下水類型主要為基巖裂隙水，強～微風化巖在天然狀態下含水量不大，抽水試驗反映其滲透性相對較差，但實際工程實例表明，此類地層的基巖裂隙水在基坑開挖后一旦形成通道，地下水通道會很快疏通，水量明顯增大，洞室開挖過程中，常形成點狀或線狀涌水，根據現場水量測定日均排水達5000m3。

1.3 水文條件

對滲漏水進行氯離子含量檢測，結果表明滲漏水的氯離子含量為11406～13825ppm，較接近海水的氯離子含量（19000ppm），說明隧道的地下水與唐島灣海水之間存在較強的水力聯系，基巖裂隙水可能通過破碎帶與海水聯通。3#豎井施工正線隧道埋深為30m左右，破碎帶的側土壓力和水壓力總計可超過350kPa，厚度較小的巖壁將在土水壓力作用下發生破壞；另一方面，破碎帶內的海水沿節理裂隙向隧道內匯集，導致隧道出現大面積成片滲漏，水有明顯的咸味。

隧道水系與唐島灣相連通，地下水滲漏嚴重，若不進行注漿堵水作業，初支將無法滿足二襯施工條件，且海水將增大對二襯鋼筋及混凝土的壓力，加快對二襯混凝土及鋼筋的腐蝕，影響二襯施工質量，所以系統注漿止水迫在眉睫。

2 地下水處理原則及防水基面處理標準

為防止地下水由于地鐵施工出現流失進而影響到周邊環境，隧道在開挖過程中對于產生的地下水處理原則為“堵排結合、限量排放”，確保在采取少量堵水、抽水措施后使工作面的水不影響正洞的掘進。在隧道二襯結構施工前，以堵為主，二襯施工時允許少量的水排放。青島地鐵井嘉暗挖區間隧道結構防水等級為二級，采用全包防水，要求頂部不允許滴漏，其它不允許漏水，結構表面可有少量濕漬。

3 系統注漿方案和系統注漿施工

3.1 系統注漿方案

3#豎井正線區段圍巖裂隙較發育，地下水與海水相聯通，初支面存在大量滲漏水現象，影響二襯施工進展。且3#豎井為R3線A級節點工期，二襯施工進度將影響整個R3線竣工工期，為確保二襯施工工期滿足節點工期要求，針對原有設計區域徑向注漿方案進行優化，采用全斷面系統注漿方案進行初支堵漏工作。

系統注漿：在隧道同一斷面布置6個注漿孔（如圖），縱向間距3.0m，深度為3.5m，安裝φ42注漿小導管，進行全斷面多孔同時注漿作業；根據設計要求，注漿終壓為1.0MPa。

為了應對現場工期緊，且防止漿液向未注漿的鉆孔串漿，同時提高打孔效率，將在需要注漿區域內設置4個工作斷面，施工順序依次為斷面1、斷面2、斷面3、斷面4。

隧道系統注漿采用雙液漿和單液漿，雙液漿為A液和B液的等體積混合，A液為水灰比為1：1的水泥漿；B液為等體積水玻璃和水混合的水玻璃液；單液漿為水灰比為1：1的普通硅酸鹽水泥、超細水泥或硫鋁酸鹽水泥。

3.2 系統注漿施工

（1）施工準備：注漿攪拌桶設在井上區域，散裝水泥直接加入一級攪拌桶內，攪拌均勻后注入二級攪拌桶；二級攪拌桶進行二次攪拌，完成后通過預先設置的注漿管路，流至注漿平臺攪拌桶。

（2）注漿布孔：間距3.0m打眼，每環布設6個注漿孔，深度為3.5m，并對注漿孔進行編號。根據現場考慮避讓拱架、尋找裂隙等局部加密，可適當調整孔位。采用手持YT-28風鉆進行鉆孔，鉆孔直徑為50mm，鉆孔深度為3.5m，成孔后，使用測量尺對成孔深度進行核驗，并進行鉆孔電視查看內部裂隙發育情況。鉆孔時，嚴格做好鉆孔記錄：注漿孔名稱、鉆孔進尺、起始時間、巖石的裂隙發育程度、出水位置、出水量。

（3）送管：鉆孔完成后，使用棉紗包裹注漿管，并在棉紗表面涂抹聚氨酯（主要進行注漿管和注漿孔空隙封堵作用）。注漿管采用3.5m直徑為42mm的鋼花管，管口焊有固定接口。

（4）漿液配制：現場采用的水泥-水玻璃雙液漿進行預封孔，根據現場注漿實際情況，出現輕微跑漿情況，在水泥漿內參入一定量的鋸末，繼續注漿，對集中跑漿點及時采用聚氨酯封堵，減少漿液浪費，然后采用硫鋁酸鹽水泥單液漿進行堵水注漿（見表1、表2）。

（5）清水試驗：用清水對注漿機、漿液輸送管路系統、注漿管系統進行檢查和做耐壓試驗。 并向注漿孔內注入清水，進行通孔作業，當注漿管產生壓力時即停止清孔作業。

（6）注漿：雙液注漿時，將兩根吸漿管分別放入水泥漿桶和水玻璃桶中，檢查各管路連接好后，開動注漿泵。待雙液漿充盈孔口后，停滯5min～10min，然后進行加壓注漿，保持1MPa壓力10min，結束雙液注漿。

普通硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥單液注漿時，將吸漿管放入單液水泥儲漿池，檢查各管路連接好后，打開注漿泵，然后緩慢的加壓，增加注漿量，注意壓力的變化，發現跑漿部位時，及時用聚氨酯進行封堵跑漿口，并加入鋸末，然后開始注入雙液漿。待雙液漿到達跑漿部位時，停滯5min～10min，繼續注漿。單液漿注漿初壓為0.5MPa，終壓為1.0MPa，達到終壓時，保持5min～10min。

（7）封管：注漿結束后，打開泄壓閥，無壓力后卸開注漿管，并迅速用木塞將管口堵塞，減少回漿量，并用清洗疏通注漿管。解開注漿管時，小心注漿管內漿液帶壓噴出，射在人的面部，造成傷人事故。

（8）重復注漿：注漿完成后，對存在較小滲水附近注漿孔進行打設1.5m注漿孔，環向6個，間距為3m，重復注漿，直至初支基面無滲水情況為止。

4 注漿效果

注漿后，采用直接觀察法、物理力學指標測試法、滲水量監測法對注漿止水效果進行了檢驗，證明注漿效果良好，上覆第四系軟弱土層強度和抗變形能力顯著改善，隧道總滲水量顯著降低。通過系統注漿技術對正線初支滲漏水進行治理，基本達到了初支基面表面無明顯滲漏水，并有效地保證了二襯施工質量。

5 結論

通過對系統注漿施工技術的觀察和分析，結合現場實際施工經驗，得出以下結論：

（1）鉆孔過程中應通過前期設置一排或二排鉆孔，結合前期地質素描及地質預報資料判斷裂隙走向，調整鉆孔角度。

（2）注漿過程中應加強檢查，對其他區域發生的串漿、漏氣等情況及時處理封堵，增強堵漏效果。

（3）注漿過程中要及時調整雙液漿水泥和水玻璃配比，漿液流失達到最小，注漿效果達到最佳。