陽翟二路下穿通道注漿止水設計

■阮國華

(1.福建省交通科學技術研究所，福州 350004；2.福建省公路、水運工程重點實驗室，福州 350004)

1 工程及地質概況

1.1 工程概況

陽翟二路下穿通道位于廈門同安區同集路與陽翟二路交叉路口處，分左右幅施工，下穿段長度490m，通道開挖深度最大10.05m，寬度12.8m(泵房處基坑最大開挖深度約15.28m，開挖寬度約19.2m)。U槽段最大開挖深度約9.0m，開挖寬度11.2m，擋墻段最大開挖深度3.6m，開挖寬度14.8m。基坑側壁安全等級為二級，重要性系數為1.0。下穿通道開挖段平行于現狀BRT高架橋，距離現狀BRT高架橋最近處約2.2m，輔道距基坑邊2m，車流量較大。

1.2 地質概況

1.2.1 地表水

根據現場踏勘，本次提升改造范圍內未見地表水體。

1.2.2 地下水

沿線地下水類型特征受各種地貌單元控制明顯：

(1)地下水類型及含水巖組特征：場地地下水主要賦存和運移于素填土、粗砂、卵石、殘積土的孔隙和下部風化基巖的裂隙中，地下水在粗砂和卵石層中屬承壓水，其余各層均為潛水，主要是潛水下滲補給承壓水，場地孔隙潛水與孔隙-裂隙承壓水之間水力聯系密切。另外風化帶基巖部分地段基巖裂隙水由于受上覆弱透水層作用，亦具微承壓性。本場地分布的殘積土與下部各風化帶基巖呈漸變過渡關系，無明顯分界面。故擬建場地粗砂、卵石與殘積土及風化基巖之間均存在一定的水力聯系。

(2)地下水補、逕、排條件：根據蓄水構造和水動力特征，地下水類型仍與地貌相一致，可劃分為基巖裂隙水、風化殘積孔隙裂隙水和松散巖類孔隙水三種地下水，主要都直接或間接靠大氣降水補給，但補給程度不同。地處較高的地區一般完全接受大氣降水補給，大氣降水沿基巖裂隙下滲匯集成基巖裂隙水，覆蓋層厚度較大的地區的基巖構造帶中的裂隙水，一般均具承壓性質。風化殘積孔隙裂隙水除接受大氣降水補給外，還有接受下部基巖裂隙水的側向補給和托頂上滲補給。殘積土以上松散巖類地下水以接受基巖裂隙水、風化殘積孔隙裂隙水側向補給和大氣降水共同補給。總體順原地形傾向由高處向低洼處逕流排泄。

(3)地下水化學特征及腐蝕性評價

根據場地環境地質條件，按 《公路工程地質勘察規范》(JTG C20-2011)附錄K判定，場地的環境類型均為Ⅱ類，殘坡積臺地含水地層滲透性類型總體按B型考慮，沖洪積階地和海灣灘涂含水地層滲透性類型總體按A型考慮。

綜合評價：

沖洪積階地地下水對混凝土結構具微腐蝕性，在長期浸水條件下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性，在干濕交替帶對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性。

殘坡積臺地地下水對混凝土結構具微腐蝕性，在長期浸水條件下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋無腐蝕性，在干濕交替帶對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

海灣灘涂地下水對混凝土結構具弱腐蝕性，在長期浸水條件下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性，在干濕交替帶對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具中等腐蝕性。

地勘顯示，地下水深度為2.8～5.2m。

1.2.3 土的腐蝕性評價

按《公路工程地質勘察規范》(JTG C20-2011)附錄K判定，場地的場地環境類別為Ⅱ類，屬B型土。

綜合評價：

沖洪積階地地下水位以上場地土對混凝土結構具微腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

表1 場地巖土體的分布及特征

殘坡積臺地地下水位以上場地土對混凝土結構具微腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

海灣灘涂地下水位以上場地土對混凝土結構具微腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

1.2.4 地基土分布及其性質

根據鉆探揭露，擬建場地巖土體的分布及特征按埋藏順序如表1所述：

圖1 陽翟二路地質縱斷面圖

圖2 涌水及含水層位置圖

2 涌水分析及止水方案設計

陽翟二路下穿通道基坑在開挖左幅K1+590～K1+620段開挖過程中，在樁號K1+600～K1+620 U槽段基坑左、右側壁4.5m深度出現涌水 (此處開挖深度為7.9m)，涌水量約20L/min(見圖3)。根據第二次補勘結果顯示，K1+590～K1+750段為面狀連續砂層及卵石層，地面以下4m～7.6m為砂層，砂層最大厚度3.6m；地下水位高度在地表以下4m位置，如圖2所示。

圖3 現場涌水圖

表2 YK1+610處地下水位監測對比表（單位：cm）

為防止因失水過多引起周邊地表下沉，給輔道行車及BRT的運行帶來安全隱患，擬對基坑進行預注漿止水加固，加固深度超過砂層1m。采用雙液漿對基坑開挖深度大于4m的圍護樁進行樁間注漿加固，加固里程為K1+590～K1+750，見圖 4。

根據設計文件，基坑防排水采取“降、排、截、堵”結合的原則。根據現場實際情況，基坑以降、排為主，砂層地質處重點以堵為主。

根據現場實際情況，堵水施工采用在冠梁外側邊采用履帶式潛孔鉆機開孔，Φ114mm鉆孔鋼花管注漿，漿液采用水泥和水玻璃雙液漿，水灰比1：1，水玻璃摻量通過試驗確定。注漿管在旋噴樁兩側布置，注漿管深度8m(從地表往下)，注漿管采用單排布置。注漿范圍為3m(平均)砂層+上下各1m范圍土體。

3 注漿技術參數

3.1 注漿孔布置

圖4 注漿止水節段平面布置圖

注漿孔按漿液擴散半徑r=0.6m計算布設，注漿孔采用單排布置在靠輔道側冠梁的外側，間距按60cm、80cm不等距布置，共2排。如圖5所示。

圖5 注漿口平面布置圖

3.2 注漿管設計

注漿管采用Φ114mm鉆孔花管，管長8m，孔口外露20cm以便施工操作。花管孔口處焊接閘閥式止漿閥。

3.3 注漿材料及設備

本注漿主要為堵水防滲作用，漿液采用水灰比為1：1的水泥漿+水玻璃。水泥采用P.O42.5，水玻璃采用密度1.436～1.465g/cm3，模數 2.6～2.9。

3.4 漿液配置

經現場試驗確定：

水灰比(重量)=0.6～1.1

根據大量的實驗可知，隨著節點數目的增加，跳數在逐漸減少.由于隨著節點數目的增加，可靠的下一跳節點數目也在增加，使得3種路由都選擇距離目的節點最近的節點成為轉發節點，減少了跳數.從圖中可以明顯的看出，RAR路由在節點數小于57時，其跳數遠大于其他2個路由算法，而當節點數大于60時，其跳數逐漸接近于GPSR，而小于SLFB路由算法.這是由于當節點數少時，RAR路由算法尋找到的可靠下一跳節點并不是距離目的節點最近的節點，這就使得為了保證可靠性而去縮短了一跳的范圍.但是隨著節點數目的增加，同時節點的移動速度也比較慢，這就使得選取的下一跳節點更加容易是距離目的節點最近的節點，從而減少了跳數.

水泥漿：水玻璃(重量)=2：1

3.5 注漿量計算

根據《市政工程施工計算實用手冊》(中冊)P708頁：

單孔注漿量Q=KVn1000

式中：Q——漿液總用量；

V——注漿對象的土體；

n——土的空隙率(本基坑周邊按22%計算)；

K——經驗系數(軟體、黏性土、細砂K=0.3～0.5；中砂、粗砂 K=0.5～0.7；礫、砂 K=0.7～1.0；濕陷性的黃土 K=0.5～0.8，本注漿段砂層為中粗砂，K按0.7計算)。

單根注漿管注漿量為 Q=0.7×(1.2×1.2×5.5)×0.22=1.22m3，本基坑共458根注漿管，注漿量為Q總=1.22×458=558.76m3。

3.6 注漿壓力

參照施工圖設計文件第六冊，注漿初始壓力0.4MPa，每下降0.5m，注漿壓力增加0.02MPa。

3.7 注漿質量控制

(1)注漿孔位最大容許偏差為50mm，鉆孔偏斜率最大容許偏差為0.5%。

(2)注漿花管外露20cm，以便施工操作。

(3)注漿之前檢查機械運行情況、管路封閉情況、進漿管的進漿情況。壓力試驗不低于1.3～1.5倍的終壓，壓水試驗進行三次，每次5min，試驗完后把水放掉。

(4)鉆孔、注漿順序：以K1+590處附近定為第一注漿孔，間隔一根鉆孔、注漿，每20m為一單元進行注漿。

(5)單孔注漿結束條件：達到終壓后并穩定10min，且注漿量不小于設計注漿量的80%，進漿速度為開始進漿速度的1/4。

(6)注漿過程中隨時觀察注漿壓力及注漿泵排漿量的變化情況，分析注漿情況，防止堵管、跑漿、漏漿。做好注漿記錄，包括空位、孔徑、孔深、漿液配比、注漿壓力、注漿量等，以便分析注漿效果。

(7)注漿效果檢查：注漿后在分析資料的基礎上采用壓水試驗和現場觀察法檢查注漿效果。當開挖面有線狀出水或面狀出水量大于1L/min時，進行補充注漿。

(8)注漿結束后，及時將注漿孔和檢查孔封堵密實。