地鐵基坑注漿封底止水施工技術

曹保平

（太原市軌道交通發展有限公司，山西 太原 030000）

1 工程概述

太原地鐵2號線鐘樓街站—府西街站明挖區間位于解放路與羊市街交叉口北側，沿現狀解放路路中布設，區間總長254m，標準段寬11.1m，結構總高13m，底板埋深16.0～17.5m。區間為地下雙層單跨箱形框架結構，圍護支撐體系為800mm厚地下連續墻+1道混凝土支撐+2道t=16mm、φ800mm鋼支撐，連續墻幅間采用柔性鎖口管接頭。

基坑周邊為20世紀80年代初期修建的6層磚混住宅（合計住戶663戶、商鋪105戶、3層商業樓1棟），均為37磚砌墻+預制板結構，有1層地下室，條形基礎，現狀裂紋較多。西側房屋距離區間明挖段結構最小距離約20.8m，東側房屋距離區間結構最小距離約12.9m（見圖1）。原設計采用坑內降水，明挖順作法施工。由于在開挖過程中出現涌水、涌砂現象，施工風險大，鑒于此，基坑開挖方式變為注漿封底止水。

圖1 鐘樓街站—府西街站明挖區間平面（單位：m）

基坑位置地質由上而下可分為：人工堆積層（Qml）、新近沉積層（Q4al）、第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）和第四系上更新統沖洪積層（Q3al+pl），地質復雜。地下水豐富，水位埋深1.6～5.7m。

基坑采取坑內降水，開挖階段水位下降困難，開挖過程中分別于2017年4月25日，5月25日，6月26日在開挖至12m距基底還剩5m時出現涌水、涌砂現象，并引起地面沉降，管線破裂。

涌水涌砂現象出現后，經專家研究分析，重新在基坑內進行深井井點降水試驗，降水井出水量大，地下水在降至12.5m距離設計17.5m水位5m位置時，基坑西側距離基坑22.6m的36號樓累計沉降已達75mm，超30mm允許值。

2 注漿封底方案

在冠梁頂標高以下4m硬化1層20cm厚素混凝土作為注漿加固平臺。基坑劃分為11個區，每個區域間用2排注漿墻進行分隔，止漿墻注漿深度范圍為硬化層到加固底標高（見圖2）。區內注漿平臺到基底及基底以下0～3m為空鉆區、3～8m為加固區（見圖3）。加固區域樁徑1m，樁間距0.8m，呈梅花形布置，注漿漿液為水泥、水玻璃、酸三液化學漿。每立方米土體用水泥約300kg、水玻璃約400kg、酸約30kg。

圖2 基坑分倉

圖3 標準段基坑封底橫剖面

深基坑鐘樓街站—府西街站區間注漿堵水帷幕封底加固采用分區進行，每區域長度控制在25～35m，共分8塊區域。施工順序采用一個方向推進方案，每個區域采用模塊式推進。區域之間采用3排高壓旋噴樁形成連續墻，排距和孔間距為0.4m。

考慮到水頭高度，封堵深基底板以下4m，底板以上2m范圍。每個區域范圍先澆筑30cm厚混凝土止漿盤。注漿孔采用梅花形布置，排距和間距為0.8m。

注漿采用漸進式差別化同步動態注漿工藝，同步注多孔（4～8孔），使地層形成一個整體，還能有效防止漿液流失，使注漿效果更好及效率更高，能滿足施工進度要求。

雙重管后退式注漿最前面安裝注入前端裝置專利，使雙液漿攪拌均勻，凝固時間一致，還防止因地下壓力大而引起的漿液反漿。漿液選擇速凝且滲透性強的漿液，注漿時配備流量計，實時觀測注漿過程中漿液的流量及壓力，注漿壓力控制在2.5～3.5MPa，嚴格控制注漿順序，實時調整漿液凝固時間，做到最佳擴散半徑。

鉆孔采用大功率小型履帶式液壓鉆機，鉆頭直徑95mm、鉆桿直徑89mm的鉆具，鉆頭直徑適中，在粉細砂地層中成孔快，注漿時好封孔，有效防止漿液往上竄漿。

3 施工流程

1）雙重管后退式注漿施工工藝流程 測量定位—鉆機就位開始鉆孔—安設雙重管—投套殼料—封口—安裝拔管器—配制漿液注漿—注漿完成。

2）注漿量計算 加固土體孔隙率0.4，漿液損耗率0.1%，填充率0.9。

3）施工安排 以實際進場時間為準，平均每天完成32個孔（鉆孔、注漿），預計5個月完成。

4 施工技術

4.1 成孔

4.1.1 鉆孔保證措施

1）嚴格按照設計參數進行鉆孔，鉆孔孔位及角度偏差符合相關規范規定，若現場鉆孔孔位因為客觀條件限制不能滿足設計要求時，應進行移位并進行計算確定參數，必要時應進行補孔。

2）在鉆孔施工過程中要穩定鉆機，穩步鉆進，要求有豐富經驗的鉆機手進行操作，杜絕無經驗的新手貿然進行操作。

3）每班上班前對機械設備進行檢查，嚴禁機械帶病作業；同時對鉆具進行檢查，使用質量性能良好的鉆桿和鉆頭，嚴禁使用有缺陷的鉆具。

4.1.2 鉆孔技術要求

1）放點時孔位要求 嚴格按設計孔位坐標測量放樣。

2）終孔標準 終孔深度為底板下12m。

3）鉆孔要求 所有鉆孔采用水鉆進行，鉆孔孔徑95mm。

4）孔斜要求 孔斜應不大于1°，在鉆進過程中應進行孔斜度的測量和校正，以保證鉆孔垂直度，為正常注漿創造良好工作條件。

5）封孔 注漿結束后采用水灰比0.8∶1的濃漿封堵所有鉆孔。

成孔后，往鉆桿內吊放雙重管，吊放雙重管時要檢查密封圈，吊放結束后加蓋防止堵管。

4.2 注漿

4.2.1 注漿材料

1）注漿加固范圍內地質結構主要為砂層，所以采用水泥加添加劑與化學漿的混合液。A液：水泥漿采用普通硅酸鹽P·O42.5水泥，配合比為水∶水泥=1.5∶1～0.8∶1。在水泥漿液中添加減水劑等添加劑；B液：水玻璃采用濃度42Be’，稀釋成35Be’；C液：速凝劑，35kg固化劑能配置3 000L漿液。

注漿時根據現場情況決定注漿種類，壓力小時采用B液與C液，壓力大時選用A液，B液與C液配比為1∶1。配制雙液漿漿液凝膠時間：B液與C液為2～10s，A液與B液為30～90min。為滿足注漿固結的目的，需要按照一定的順序進行漿液配制。

2）漿液攪拌 在攪拌桶中按每次攪拌體加入所需水量，開動攪拌機，再加入水泥攪拌3min以上。

4.2.2 注漿方式

1）同時注4～6孔，且兩側對稱，盡量做到同時同步同位注漿，控制好井筒兩側注漿量和壓力平衡。

2）注漿段長0.2～0.5m。

4.2.3 注漿順序

注漿時先從井口開始往里，且先井上后井兩側，注兩側時從外往內，且跳孔注漿。

4.2.4 注漿流量控制

注漿流量控制在20～40L/min，達到慢慢滲透擠密的效果。

4.2.5 注漿壓力

1）注漿泵試運轉，確定注漿系統各部分連接無誤后，開動注漿泵壓水試驗，檢查注漿泵液壓情況，系統管路有否漏漿，管路是否暢通。

2）注漿開始時先進行壓水（取10個孔做注漿前壓水試驗），再逐步變換成靜壓注漿，注漿壓力不大于3.5MPa。

4.2.6 壓力、注漿量控制

通過流量計觀察注漿壓力，檢查隨注漿量的增加壓力變化情況。注漿過程中采用壓力控制，注漿壓力達到3.5MPa時，止漿塞往上提0.5～1.0m后，繼續注漿。

4.2.7 異常情況處理

1）冒漿 注漿過程中要認真觀察地層變化情況，由于漿液的進入，引起地層變化，封閉強度較低的地方，可能首先會冒出漿液，這就需要在冒漿處加以堵塞，必要時采取間歇注漿方式，以保證漿液有效注入沙層。

2）注漿壓力變化 注漿過程中，壓力要在控制范圍內。如果壓力過低應該檢查是否有漏漿之處，或漿液通過地下某些管道流走；壓力過高應檢查管路或混合器是否被堵塞。注漿開始壓力較低，隨著圍巖孔隙被填充，需要壓力劈開裂隙才能繼續進漿。施工時需要觀察好注漿終壓不能高于規定的注漿壓力值。

3）注漿量調整 觀察地層注漿量是否滿足加固效果，采用隔孔注入方式，這樣既避免注漿孔互相影響，又使后注孔起到補充先注孔的作用，保證土體漿液擴散均勻，注漿效果好。

4）注漿泵異常 在注漿過程中，注漿泵會由于管路故障而提高壓力，機器發出異常聲音，壓力表指示壓力上升，如果不及時處理會產生高壓傷人危險。此時必須停泵卸下注漿高壓軟管，沖洗清理管路，或清理混合器，檢查故障部位，并予以處理，沖洗干凈后再繼續工作。

4.2.8 注漿結束標準

注漿結束標準根據壓力和設計注漿量雙重控制。

1）注漿末期，泵壓逐漸升高，當注漿壓力達到設計終壓，或注漿量達到設計單孔注漿量時，穩定15min注漿結束。

2）雖然注漿壓力未超過控制壓力，但當注漿量達到設計單孔注漿量時注漿結束。

5 結語

隨著我國各地地鐵建設發展迅猛，但各區域水文地質情況差異大，在修建中存在很多問題。通過太原地鐵2號線基坑采用注漿大面積封底止水施工的研究，讓化學漿液在復雜環境下大面積封底止水施工技術在地鐵建設領域得到更廣泛的應用，可為今后在地鐵深基坑開挖施工不具備降水的條件下提供參考。