WSS注漿技術在大連地鐵區間隧道下穿凌水河施工中的應用

荊 敏 成曉青

（中交一公局集團有限公司 北京 100024）

1 工程概況

大連地鐵1號線區間隧道學苑廣場站—海事大學站為東西走向，部分路段下穿凌水河。

本場地地下水在臨近凌水河地段基巖裂隙水與海水相互連通［1］。地下水位穩定埋深1～8.3 m，高程0.34～30.52 m。

區間凌水河段屬于淺埋地層、圍巖差、高富水的特殊性地質情況，且河床內水位受潮水漲落影響明顯。

2 工程特點、重點及難點

2.1 工程特點

（1）學海區間隧道緊臨凌水一號橋樁基而過，隧道與樁基水平凈距僅4.5 m左右。此外，學海區間隧道正線基本呈垂直狀態下穿凌海橋，隧道與橋臺豎向凈距僅6 m左右。

隧道周邊圍巖從上向下依次為淤泥質粉質黏土、砂卵石及強風化板巖，周圍地下水豐富，區間隧道施工嚴重威脅凌水一號橋及凌海橋的安全。

因此，地鐵隧道過凌水一號及凌海橋前，必須對橋梁樁基進行更加穩妥的加固處理，同時必須加強隧道自身支護，以確保交通安全及地鐵隧道順利施工。

（2）學海區間隧道下穿凌水河段圍巖情況十分差，根據現場實際反映的地質情況，必須對該段不良地層進行有效的加固處理，使得隧道能夠順利穿越，避免出現塌方及較大沉降，從而確保隧道施工及周邊管線安全。

（3）地下水局部與海水連通，流量較大，降水井疏干困難，作業難度大［2］。

2.2 工程重難點

（1）區間隧道下穿凌水河、臨近凌海橋、凌水一號橋，且拱頂有直徑1 200 mm的自來水管及500 mm煤氣管線，如何保證橋梁、管線安全及河床穩定是本工程的一大重難點。

（2）隧道拱頂穿越淤泥質粉質黏土層、卵石層，且周邊環境富水，加之周邊環境極其復雜，隧道開挖本身的安全性是另一大重難點。

3 總體施工方案

本著安全可靠、技術經濟，且不擾動或少擾動周邊土體的原則，以改善地層松散的性狀，防止河道淹灌、提高地基承載力，確保樁基的穩定性為目的，總體施工方案采用二重管A、（B）C雙液漿WSS工法進行注漿施工。

3.1 注漿范圍

注漿范圍為凌水一號橋樁基、凌海橋橋臺二個構造物及區間隧道下穿凌水河，如地面沒有施工作業面，采用隧道內傾斜鉆孔止水帷幕注漿加固，注漿加固以12 m為一個循環段，待隧道開挖至10 m處進行下一個循環段，通過注漿加固，可顯著提升隧道前方掌子面土體的強度及穩定性，減小土體孔隙率，有效提高橋樁基礎的承載力及樁基穩定性，避免隧道坍塌、倒灌，確保隧道施工安全［3］。

3.2 注漿加固要求

止水系數：10-6～10-7cm／s，水平承載力≥300 kPa，單軸無側限抗壓強度≥0.5 MPa，整體無側限抗壓強度≥2.8 MPa，注漿入漿率為35%，使該地基土體承載力和穩定性達到設計要求。

4 關鍵施工技術

4.1 鉆孔參數設計

孔徑：鉆孔徑φ42 mm，布孔及鉆孔角度按實際調整，按要求根據具體情況現場施工確定

注漿布孔間距：1.5 m×1.5 m梅花形布孔

注漿擴散直徑：R＝1 000～1 500 mm

注漿壓力：0.15～0.75 MPa

注漿率：35%

初凝時間：0.5～2 min，為速凝注漿

鉆桿回抽：15～20 cm／步

4.2 注漿工藝流程及工藝要求

（1）工藝流程

工藝流程如圖1所示。

圖1 注漿工藝流程

（2）工藝要求

掛網封閉：為保證注漿過程中不漏漿，布點前先在掌子面掛網并噴射250 mm混凝土。

定孔位：依據設計圖紙，在掌子面周邊進行定位標識。梅花形布孔，間距1.5 m×1.5 m。孔位偏差≤20 mm，鉆孔偏差≤1°。水平鉆孔角度分別以8°、13°、21°、32°、37°鉆孔注漿加固；上仰角度分別以 7°、16°、25°、35°、50°、69°鉆孔注漿加固。

鉆機就位：鉆機調整鉆桿角度，并就位在指定位置。

鉆進成孔：嚴格控制鉆進深度和速度，隨時觀察底層對鉆桿的影響情況。

提升鉆桿：鉆進過程中勻速提升鉆桿，且每次提升應≤200 mm。

漿液配比：計量工器必須經過準確校核，并按設計要求配置漿液。

注漿：壓力控制范圍為0.15～0.75 MPa，作業人員需密切觀測漿液溢出情況，當情況異常，應停止注漿，查明原因，采取措施，異常排除后繼續施工［4］。

4.3 漿液配制

A、（B）C雙液漿在注入前需充分攪拌均勻，并需根據施工環境觀察凝結時間。

采用雙重管A（水玻璃）、C（水泥、外加劑、水）雙液漿。一般施工時配比見表1（1 m3A、C液漿液中材料含量）。

表1 A、C雙液漿施工配比

采用雙重管A（水玻璃）、B（硫酸等外加劑和水組成［5］）化學漿液，一般施工時配比見表2（1 m3A、B液漿液中材料含量）。

表2 A、B雙液漿施工配比

采用A、（B）C雙液漿加固需根據實際情況具體確定。

4.4 注漿施工要點

（1）必須首先進行建（構）筑物及管線調查，明確建筑物基礎及地下管線的空間位置、埋置深度。

（2）采用二重管A、（B）C雙液漿進行洞內全（半）斷面注漿。采取梅花形布孔，沿隧道兩側外擴3m，拱頂外擴5 m，布孔間距1.5 m×1.5 m。以12 m為一個循環段，待開挖至10m處，進行下一循環施工。

（3）隧道加固范圍附近存在地面管道及其他建（構）筑物，在施工過程中必須嚴格控制鉆孔角度、深度及注漿壓力值，嚴密觀察現場情況變化。

（4）技術指標如表3所示。

表3 技術指標

5 施工控制措施

5.1 監控量測

為確保施工安全，在施工過程中，對洞體進行動態監測，以便修改注漿參數，確保施工的順利進行。

監測內容、方法、頻率及監測點布設分別如圖2及表4所示。

圖2 監測點布置

5.2 注漿質量控制措施

（1）嚴格落實質保體系質量責任，施工前詳細進行技術交底，施工過程中嚴格執行工藝規程。

（2）鉆孔施工：根據施工圖，準確布孔。

（3）堅持“三檢制”，進場材料要審查、復試。

（4）配料：采用計量準確的量具，嚴格遵循設計給出的配方進行配料。

（5）注漿：嚴格控制注漿壓力。當情況異常，應停止注漿，查明原因，采取措施，異常排除后繼續施工。

（6）注漿完成：應制定有效措施，防止漏漿、冒漿。

（7）施工時安排專門人員記錄每道工序的操作情況。

（8）監控量測：注漿期間加強監控量測，防止出現漿液溢出、地表隆起的現象［6］。

表4 監測內容、方法及頻率

6 注漿效果檢測

（1）注漿結束后，對前方掌子面不同區域進行鉆孔，測定土體的滲透系數。對不合格的區域，需進行再次補漿［7］。

（2）將加固區內取出鉆孔樣品送入試驗室進行相關試驗。并根據所得出的物理參數對注漿效果作出評價［8-9］：

①樣品的密度；

②結石的性質；

③漿液充填率、剩余孔隙率；

④無側限抗壓強度、抗剪強度；

⑤滲透性及長期滲流穩定性。

（3）采用挖探或其他方法檢驗止水效果和滲水的情況［10-11］。

（4）存在問題的補救措施。

因本工程地質條件、水文條件、周邊環境復雜，難免存在局部止水效果不理想，施工中應及時打入注漿花管進行補漿。

7 結束語

該工程以減少隧道開挖引起的沉降及防止洞內發生涌水、涌泥為目的，在不截斷河道、占用道路遷改管線的前提下，通過采用WSS超前注漿加固施工技術，并在施工中嚴格監控量測，成功下穿凌水河，確保了運營橋梁及周邊建筑物、管線的安全。實踐證明，在地鐵區間隧道下穿河流施工中，應用WSS注漿工法，并在施工過程中嚴格控制各項注漿參數和工藝流程，是完全可行的。