淺埋暗挖富水紅黏土地層超前帷幕注漿技術施工總結

簡中飛

（貴陽市城市軌道交通公司 貴州貴陽 550000）

1 前言

近年來隧道工程的建設迅猛發展，隧道開挖面超前帷幕注漿技術隨之得到了廣泛應用，并被認為是最富有成效的圍巖加固與堵水措施。與此形成鮮明對比的是對于帷幕注漿研究的滯后，表現在對其原理理論研究以及其工程案例分析都相當有限。這導致隧道開挖面帷幕注漿缺乏科學、合理、有效的指導，對注漿效果和質量有嚴重影響，另外還造成人力、物力的重大浪費。針對隧道帷幕注漿工程，還有大量的工作需要展開、不少的問題亟待解決。為此本文以貴陽市軌道交通2號線一期土建14標省醫站2號出入口兼施工斜井工程施工為依托工程，從工程遇到的問題和帷幕注漿具體施工方法兩個方面對隧道開挖面帷幕注漿的進行了較為系統的研究總結。

2 工程概況

省醫站位于寶山南路與都司高架路十字交叉路口北側道路下方，沿寶山南路呈南北向布置。車站為地下二層島式車站，車站約寬度20.9m，軌面埋深25.2～27m，采用初支拱蓋暗挖法施工。為滿足施工進度要求，在2號出入口位置設置一座斜井，全長102.8m，其中明挖段34.2m，暗挖段68.6m。斜井明挖段地面標高約為1067.3，暗挖段地面標高為1072.23～1075.75之間，明暗挖分界處地面高差約5m。

結合本工程地質斷面，從路面至斜井結構底板地層情況從上至下依次為：路面結構、雜填土、紅黏土、巖土分界面軟塑紅黏土、基巖（白云巖）。掌子面埋深約8.5m，設計地層上覆雜填土（Q4ml）、軟塑狀紅黏土，下伏強、中風化白云巖。實際揭示為隧道上半斷面為雜填土及軟塑狀紅黏土，淺黃色，原巖結構破壞，為流塑狀，自穩能力差，隧道開挖易產生坍塌，小坍塌處理不當會出現大坍塌。地下水主要為寶山南路下給排水管老舊，年久失修滲漏補給，上層滯水、第四系松散巖類孔隙水。其中上層滯水局部賦存于人工填土中，大部份賦存于場區黏性土層中，水量總體較大。根據上臺階開挖揭示，上臺階地層為軟塑狀紅黏土，含水量較高，上臺階底部有孤石，下臺階為強風化的白云巖，隧道中部有一軟硬土石交界面。

根據現場實際調查，斜井北側存在污水、給水、燃氣、電力等管線。其中兩條φ400給水管分別埋深1.2m、1.7m南北向沿寶山輔路布置；φ1000污水管埋深5.3m，局部緊貼斜井暗挖段，φ400污水管埋深4.9m，在拱頂上方，與斜井平行。其中φ1000污水管為控制性管線，目前施工時無法改遷，施工過程中應嚴格控制開挖進尺和沉降，確保其穩定。

3 工程事件

隧道洞身圍巖為素填土層和紅黏土。回填土層堆積時間一般較短，結構較松散，土質很不均勻，普遍孔隙較大，含水量較高，透水性較強，力學性質差異較大，部分壓縮性較高，抗剪強度較低，力學性質較差，穩定性較差。若周邊管線漏水或遇強降雨，土中細顆粒被流水帶走，容易在地下形成陷穴。在對斜井開挖過程中，分別遇到斜井拱頂突泥和地表開裂工程問題。

2016年12月28日，在開挖斜井上臺階時，拱部掌子面右上角出現突泥，突泥量大約10m3，突泥呈流塑狀，施工單位掌子面人員立即停止施工，對掌子面進行封閉，現場如圖1所示。

圖1 斜井拱頂突泥

2017年3月15日，施工單位在巡視工地時發現省醫站斜井工地大門右側靠近路緣石處（寶山南路輔路）出現長約4m的裂縫，裂縫處可看到路面結構與基層脫離10cm左右，路面隨時有塌陷的風險。

4 總體施工方案

紅黏土層廣泛分布于區間范圍內基巖面以上，厚0.0～13.2m，層底最大埋深15.2m。可塑狀，局部夾硬塑狀透鏡層，質純，質地細膩，切面光滑、平整，有光澤，干強度較高，韌性較好，易于搓成細條狀而不斷裂，該層與下伏基巖接觸帶附近多呈軟塑狀。具有高孔隙比、高液限、高含水量、高飽和性，遇水軟化、失水強烈收縮、裂隙發育、易剝落的工程性質，局部具弱膨脹性。拱部出現溜塌和涌水情況。

隧道開挖前必須對該段土層進行超前預注漿加固處理。施工方法采用超前導管分層注漿加固施工，該方法效果顯著，技術成熟。注漿完成后使隧道周圍形成整體的保護殼，起到加固和止水的目的，達到開挖要求。

5 具體施工方法

5.1 注漿范圍及孔位布置設計

（1）隧道斷面注漿范圍為隧道開挖輪廓線外擴4.5m。注漿段12.0m，注漿開孔前設置止1m厚混凝土止漿墻。

（2）布孔間距：隧道拱線外注漿孔位布置于隧道開挖輪廓線內500mm，導管沿拱線環向間距0.5m；掌子面孔位間距1.0m。

（3）注漿孔位數量、鉆孔角度及安設導管長度：注漿段共布置35個點位，拱線外注漿共布置23個點位（每個點位4排傾斜孔，1排水平孔；第一排傾斜孔孔深5.6m，安設1根5.5m的注漿導管，第二排傾斜孔孔深8.4m，安設1根8.4m注漿導管；第三排傾斜孔孔深13m，安設13m注漿導管；第四排傾斜孔孔深12.5m，安設12.5m注漿導管）掌子面12個水平孔（每個水平孔跳孔梅花型安設12.5m，9.0m和6.0m注漿導管）。共104個注漿孔。

5.2 施工順序

（1）斜井支撐拆除：拆除斜向臨時支撐斜井上臺階帷幕注漿拆除豎向、橫向臨時支撐。

（2）隧道整體施工順序：先由隧道兩側分層向上至拱頂交接咬合，完成隧道拱線外注漿加固，形成整體的保護殼；拱線外圍注漿完畢后，對掌子面水平注漿加固。

（3）鉆孔及小導管的安設和注漿順序：由外向內，分導施鉆注漿，同一環要隔孔施鉆注漿；同一孔安設多根導管的，需先安設長管，再安設短管；同一孔多根導管的，先對長管進行注漿，后對短管進行注漿，其目的是注漿時漿液滲透更均勻，咬合更嚴密。

5.3 漿液選擇和配比

（1）漿液選擇

根據《地鐵暗挖隧道注漿施工技術規程》，依據隧道所處地層條件合理選擇注漿材料：

①對于無水粗砂及砂礫（卵）石地層應選擇單液水泥漿。

②對無水的中砂及粉細砂地層應選擇化學漿。

③在有水的粗砂及礫石地層，以及富水軟弱地層，應選擇水泥-水玻璃雙液漿。

對于本隧道地層地質結構（屬于有水的軟弱地層并存在污水管線），故選擇水泥+水玻璃漿液相結合進行注漿加固處理。

（2）漿液配比

根據多年的注漿施工經驗，每立方米水泥+水玻璃配比為1：0.3～0.6。

5.4 注漿管參數

注漿管采用φ25無縫鍍鋅鋼管，每節長度1m，通過管箍及絲扣連接。注漿一端加工絲頭，便為安裝止漿閥，注漿管身不設置溢漿孔。現場根據實際情況，可多設注漿管。

6 注漿加固體檢查

注漿結束前，必須對注漿效果進行檢查，確認已達到注漿結束標準，方可結束注漿。否則必須進行補孔注漿。注漿完成后，在注漿范圍內打設檢查孔，如發現薄弱部位，應補充注漿。達到開挖要求時，即可開挖施工。

圖1 斜井拱頂突泥

7 結論

注漿是一個精細的施工過程，由于地質情況的多樣性和難預見性，要根據前方地質情況，結合鉆注設備能力制定注漿方案，精細施工，嚴格控制施工質量。在類似貴陽市軌道交通2號線一期土建14標省醫站2號通道兼斜井這樣的軟塑流狀紅黏土富水隧道鉆孔注漿施工中，應通過對注漿材料的合理選擇、對鉆注機械設備的深入了解、對鉆孔注漿方案和施工參數的不斷優化調整，實現對鉆孔注漿過程的動態管理，才能在保證注漿質量和施工安全的同時，提高注漿工效，加快施工進度。