富水砂卵石層聯絡通道深孔注漿加固研究

楊貴棟

摘 要：洛陽地鐵1號線應-麗區間聯絡通道及泵房地質條件較為復雜，位于富水砂卵石層中。經研究分析，聯絡通道主洞及泵房均采用深孔注漿方式加固。通過對加固后的地層開挖觀察、地下水位和芯樣無側限抗壓強度等數據的分析，驗證了深孔注漿對富水砂卵石地層注漿加固的可靠性，為今后富水砂卵石地層盾構隧道聯絡通道施工提供了一定的參考。

關鍵詞：砂卵石層;聯絡通道;泵房;注漿

1 引言

聯絡通道是地鐵工程區間隧道的重要組成部分，聯絡通道常采用隧道內暗挖施工，因加固質量缺陷出事故的情況屢見不鮮^[1]。聯絡通道的施工，不僅要考慮自身結構和地面建筑物安全，更要確保主隧道的穩定，減小施工災害發生的可能性^[2]。洛陽軌道交通1號線應天門站～麗景門站區間聯絡通道穿越地層屬于細砂層及卵石層，地層穩定性差，且上方設有多道雨污水管線，施工過程中土體加固不當極易導致周邊地面發生大面積沉降、管道破裂。富水圓礫地層存在粒徑較大的礫石和卵石，且潛水作為地下水富存于圓礫地層中，極易在開挖過程中發生涌水、涌砂現象，與流砂地層有著類似的地質情況。因此對富水砂卵石地層聯絡通道施工注漿加固技術進行研究，為今后富水砂卵石地層地鐵聯絡通道施工具有重要現實指導意義。

2 工程概況

洛陽市城市軌道交通1號線工程應天門站～麗景門站區間，西南起中州中路與定鼎路交叉口處的應天門站，沿中州中路向東北方向敷設，最終達到中州中路與環城西路交叉口處的麗景門站，區間共設置1座聯絡通道（兼泵房）。區間聯絡通道（兼泵房）位于中州中路下方，聯絡通道拱頂覆土約17.81m。中州中路規劃道路紅線寬度60m，現狀道路寬度40m，道路兩側均為現有建筑：北側為一拖（洛陽）建筑機械有限公司，南側為混3建筑。

區間區間聯絡通道（兼廢水泵房）上方管線主要有：DN800雨水管（鋼筋砼）覆土1.58m、DN400給水管（球墨鑄鐵）覆土1.31m、DN200給水管（球墨鑄鐵）覆土1.5m、d500污水管（鋼筋砼）覆土4.0m、DN200燃氣管（無縫鋼管/中壓）覆土1.72m、1.5x1.2電纜溝（銅線）覆土0.3m（均沿中州中路東西向布設）。

根據國內外經驗，在富水砂卵石層中進行聯絡通道暗挖法施工時，常用的地層加固方法有降水、冷凍、旋噴和注漿等[3-5]，這些方法各有優缺點，因此，從可靠性、適用性和經濟性等方面對這些方法進行了對比，最終選擇了全斷面深孔注漿方案。

3 地質水文

本區間聯絡通道處地層從上到下為③4-3細砂，滲透系數15m/d;③9-3卵石，滲透系數為80m/d; 綜合評定圍巖等級為Ⅵ級。分別位于樁底標高及樁底以上9.4m處，直徑1800mm擴底灌注樁，設1道直徑3000mm擴大頭，位于樁底。本區間聯絡通道處地下水類型為孔隙潛水，水位高程在聯絡通道拱頂以上1.2米。

4 聯絡通道及泵房注漿漿液選擇

注漿法是通過一定的壓力，使漿液通過滲透、填充、劈裂等形式注入到巖土的孔隙、裂隙或空洞中，漿液固結后，地層的強度和完整性增加，滲透系數和含水量減小，從而達到加固地層和堵水的目的[3]。聯絡通道注漿漿液選擇必須通過地質條件及地下水情況綜合考慮選用哪種注漿材料。本工程根據該情況聯絡通道地質水文情況，選用水泥水玻璃雙漿液材料：水泥標號PO 42.5，水玻璃為46波美度，水采用純凈水。通過漿液性能分析及該地層施工經驗，針對本工程地層及含水情況確定本工程不同部位采用的注漿配合比，如表1所示。

5 聯絡通道泵房注漿方案

5.1 加固范圍及要求

深孔注漿加固施工采用鉆注一體鉆機施工，洞內支撐架設完成后，先對右線管片鉆孔進行左側土體加固，后對左線管片鉆孔進行右側土體加固。對聯絡通道洞身范圍及聯絡通道四周3m范圍的土體進行加固，加固采用深孔注漿，加固完成后，各項參數指標滿足要求后方可開挖聯絡通道。

5.2 注漿孔設計及施工工藝

在聯絡通道左右線對稱設施注漿孔：單側注漿孔呈現環向放射狀，共設置三環注漿孔，在聯絡通道中線豎向再布置一列加強孔，如圖1、圖2所示。孔與孔之間的水平距離為300mm，豎直距離為300mm，考慮到盾構管片為曲面狀，孔位偏差應控制在50mm以內。

深孔注漿加固采用環狀螺旋式鉆孔，在最外一圈孔位成孔后，先注入水玻璃磷酸化學漿液，填充砂卵層較大孔隙，封閉地下流動水，控制加固范圍，然后注入調配好的水泥水玻璃雙液漿，在加固范圍內逐漸填充孔隙、擠壓孔隙水，進行該孔位影響半徑內的土體加固，通過注漿參數確定孔位注漿完成后，進行下個孔位施工。注漿采用由外圈向內圈逐步加固地層，排出孔隙水，注漿完成后，在聯絡通道開挖土體外側形成3m厚的隔水加固層，具體施工工藝流程如圖3所示。

6 注漿效果檢測與分析

深孔注漿完成后，開挖觀測加固效果，如圖4所示。在加固地層打設探孔觀測深部加固效果，探孔打設深度為4m，探孔布置呈環向布置，上部距開挖輪廓線1m水平設置兩孔間隔1.5m，左右距開挖輪廓線1m豎向設置兩孔間隔1.5m，聯絡通道中心線上下間隔1.5m布置兩個探孔，共8個探孔。在每個探孔口設置接水裝置，通過記錄單位時間內的滲水量按照達西定律計算各個部位的近似滲透系數如表2所示。

通過表2可以看出：不通孔位處的單位時間滲水量均不通，總體特征表現為中心區域和上部區域滲水量小，滲透性小，而兩側區域滲水量較大，滲透系數較大;但是單孔最大單位滲水量為6.9×10-5L/S，相對應的滲透系數為4.188×10-8cm/s<設計滲透系數1.0×10-7cm/s。證明注漿加固對地下水的滲流路徑有很好的封閉效果，在加固區域形成了穩定的封水帷幕。

在泵房止漿墻破除前在開挖輪廓范圍內均勻設置4排檢查孔，每排設置兩個探孔，均采用取芯機抽取土體芯樣，通過試驗測得無側限抗壓強度，試驗結果如表3，從表中可以看出： 土體強度均控制在1～4MPa 之間，注漿加固抽樣的8個試件均滿足設計標準（ 設計標準注漿加固強度不小于1.0MPa） 。通過試驗結果顯示本次注漿固結土體強度基本滿足設計要求，具備了下步開挖條件。

7 結語

本聯絡通道及泵房所處地層地質條件及地面環境均較復雜，地下水豐富，如何做好聯絡通道及泵房外圍土體止水及保證開挖穩定為本工程重中之重。本工程采用深孔注漿加固方式不僅有效加固開挖輪廓線以外土體，同時對泵房周圍土體開挖形成新的初期支護作用，更加強了周圍土體的穩定性。通過本次工程實踐，證明在該種地質情況下可采用此方法進行施工。

參考文獻：

[1] 張曉鋒.富水圓礫地層聯絡通道加固選型及應用[J].石家莊鐵道大學學報（自然科學版），2016，29 （2）：50-55.

[2] 陳雪瑩，譚忠盛，袁杰等.富水圓礫地層盾構隧道聯絡通道加固技術研究[J].土木工程學報，2017，50（增1）：105-110.

[3] 李治國，徐海廷，楊世彥.富水砂層中盾構隧道聯絡通道施工技術[J].隧道建設，2017，37（5）：609-117.

[4] 岳豐田，張水賓，李文勇.地鐵聯絡通道凍結加固融沉注漿研究[J].巖土力學，2008，29（8）：2283-2286.

[5] 王二平，刁國君.地鐵盾構區間聯絡通道施工技術[J].隧道建設，2007，增刊：551-554.