水平注漿加固富水砂層盾構(gòu)到達(dá)端的施工技術(shù)

張生林

（廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，盾構(gòu)工程越來(lái)越多，盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)端在不同地層，加固方案也各異，本項(xiàng)目受場(chǎng)地和時(shí)間的限制，選用水平前進(jìn)式注漿加固方案。

1 工程概況

盾構(gòu)到達(dá)端從上而下地層主要為<1>、<4-1>、<3-2>、<3-3>、<4-1>、<6>和<7>。右線(xiàn)隧道范圍內(nèi)主要有<3-2>、<3-3> 和<4-1>，其上方為<3-2>、<4-1> 和<1>，隧道覆土10m，見(jiàn)圖1。

圖1 到達(dá)端地質(zhì)剖面圖

<3-2>中粗砂層：主要由中砂、粗砂組成，含粘粒，級(jí)配較差，標(biāo)貫：中砂平均15 擊，粗砂平均14 擊。

<3-3>礫砂層：主要由礫砂、圓礫組成，含粘粒，級(jí)配較差，標(biāo)貫平均17 擊。

<4-1>沖積～洪積土層：主要由粉質(zhì)粘土、粘土組成，含少量砂粒，標(biāo)貫平均12 擊。

地下水穩(wěn)定水位埋深0～6.1m，平均埋深2.9m。

2 方案比選

到達(dá)端加固待車(chē)站主體結(jié)構(gòu)做完才進(jìn)場(chǎng)施工，盾構(gòu)距到達(dá)端1000m 時(shí)，加固仍無(wú)施工場(chǎng)地。方案比選見(jiàn)表1。

表1 方案比選

3 加固方案

水平前進(jìn)式注漿方案：在地連墻上安裝孔口管，注漿，往前鉆孔，再注漿，延長(zhǎng)鉆孔，漿液在富水砂層擴(kuò)散，起充填膠結(jié)作用，達(dá)到堵水目的。沿洞門(mén)周邊布23 個(gè)水平孔，深10m（見(jiàn)圖2，圖示空心圓），環(huán)向間距0.7m；下部布19 個(gè)斜孔（見(jiàn)圖2，圖示實(shí)心圓），深見(jiàn)圖3。

圖2 注漿孔布置圖 （單位:m）

圖3 斜孔角度和長(zhǎng)度示意圖

右線(xiàn)到達(dá)端水平注漿：雙液漿配合比（質(zhì)量比）：水:水泥:水玻璃=1:1:1.44，用水泥568.1T，38 波美度的水玻璃818T。

4 效果檢測(cè)

垂直和水平檢查加固體有無(wú)明水與流砂、加固體的連續(xù)性及注漿擴(kuò)散半徑，見(jiàn)表2。

表2 檢測(cè)項(xiàng)目和數(shù)量

垂直孔深17m，水平孔進(jìn)加固體不少于2.5m，水平取芯4m，孔位見(jiàn)圖4 和圖5。

圖4 垂直孔位示意圖

圖5 水平孔位示意圖

4.1 取芯情況

檢 測(cè) 孔Y1：10.6 ～11.3m、12 ～13.2m 和14.5 ～15.3m 水泥膠結(jié)體，11.3～12m 松散砂層夾水泥膠結(jié)體，13.2～14.5m 砂柱，底部為粘土層，見(jiàn)圖6。

檢測(cè)孔Y2：8.4～12.4 水泥膠結(jié)體夾砂礫。12.4～15.2 柱狀水泥固化砂塊，見(jiàn)圖7。

圖6 Y1 孔芯樣照片

圖7 Y2 孔芯樣照片

檢測(cè)孔Y3：8.3～10.8m、14.5～15.1m 和15.6 ～16.2m 水泥膠結(jié)體，10.8～14.5m 松散砂層夾破碎水泥膠結(jié)體，15.1～15.6m 松散中粗砂，下部為粘土層，見(jiàn)圖8。

檢測(cè)孔Y4：8.3～8.8m 和14.8～15.3m 水泥膠結(jié)體，8.8 ～10m 粗 砂，10 ～11.2m 破 碎 水 泥 塊，11.2 ～12.6m 松散砂，12.6～13.5m 破碎水泥膠結(jié)體，13.5～14.8m 松散砂夾破碎水泥膠結(jié)體，下部為粘土層，見(jiàn)圖9。

圖8 Y3 孔芯樣照片

圖9 Y4 孔芯樣照片

Y5 孔處堆材料未做。

水平取芯孔R(shí)0：0～0.8m 地連墻；0.8～1.4m 較完整水泥柱；1.4～2.5m 松散砂層夾水泥塊，2.5～4.0m 破碎水泥柱夾130mm 的砂層，見(jiàn)圖10。

圖10 R0 孔芯樣照片

4.2 水平孔情況

第一次水平孔情況見(jiàn)表3。

表3 水平孔記錄

第一次水平檢查7 孔見(jiàn)水，為進(jìn)一步了解加固體質(zhì)量，加深9 個(gè)水平檢查孔并注漿，壓力3MPa，注漿量見(jiàn)表4，再檢查加固體，見(jiàn)表5。

表4 加深水平檢查孔記錄

表5 水平復(fù)查孔記錄

5 漏水

右線(xiàn)盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)抵到地連墻時(shí)停機(jī)，從前盾、中盾徑向孔注350Kg 聚氨酯，二次注漿堵水，注水泥20T，經(jīng)查堵住了盾尾后方來(lái)水，但輸送機(jī)出碴口流清水，15～20m3/h；漏水點(diǎn)可能在右線(xiàn)加固體洞門(mén)處6 點(diǎn)至9 點(diǎn)范圍，從洞門(mén)注聚氨酯300kg，壓力0.5MPa，從地面埋袖閥管5 根，見(jiàn)圖11。

補(bǔ)強(qiáng)后，進(jìn)土倉(cāng)觀察刀盤(pán)周邊土體，僅在左下角有一微小滲水點(diǎn)，其余砂均被膠結(jié)，加固良好。

8 月19 日通過(guò)盾構(gòu)機(jī)出洞節(jié)點(diǎn)條件驗(yàn)收后開(kāi)始破洞門(mén)。

圖11 袖閥管布置示意圖

8 月25 日0:30，土倉(cāng)內(nèi)涌水涌沙，此時(shí)0.8m 地連墻外側(cè)已破鑿0.5m，水和沙從被鑿穿處涌出。立即搶險(xiǎn)，及時(shí)阻止流砂，仍流清水（見(jiàn)圖12）。漏水點(diǎn)在第一次漏水的部位，漏水主要原因是左線(xiàn)到達(dá)端加固一直未停止注漿，漿液竄流到右線(xiàn)，穿透聚氨酯膠體形成新的漏水通道。

圖12 袋裝水泥堵住涌沙處

6 堵漏

8 月26 日用0.2m 厚混凝土墻封閉已鑿洞門(mén)（見(jiàn)圖13），8 月27 日洞門(mén)不流水；8 月28 日地面垂直和洞門(mén)水平注雙液漿，至9 月2 日完成堵漏。垂直注漿用水泥25T，水平注漿用水泥24T。

圖13 C20 砼封堵已鑿洞門(mén)

9 月7 日，在洞門(mén)3 點(diǎn)～8 點(diǎn)位置，鉆6 個(gè)斜孔，進(jìn)加固體0.7m，無(wú)滲水,堵漏成功。

7 結(jié)語(yǔ)

盾構(gòu)機(jī)安全出洞，水平注漿方案在富水砂層盾構(gòu)機(jī)到達(dá)端加固施工中需完善的方面，主要有三個(gè)方面:

⑴漿液擴(kuò)散不是均勻的向四周擴(kuò)散，有的地方是膠結(jié)的水泥脈，有的地方是未膠結(jié)和擠密的沙，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的擾動(dòng)下，未膠結(jié)部分易產(chǎn)生新的漏水通道，漏水的概率增大，出洞風(fēng)險(xiǎn)很大。對(duì)策：先試驗(yàn)，優(yōu)選注漿材料，優(yōu)化注漿參數(shù)，實(shí)現(xiàn)漿液向四周均勻滲透，形成膠結(jié)體。

⑵水平注漿如何控制地面隆起？本項(xiàng)目地面隆起0.4～0.5m。對(duì)策：在加固范圍外鉆豎向空孔，以減少地面隆起量。

⑶漿液壓力在土層中傳遞沒(méi)有明確的方向，對(duì)已做主體結(jié)構(gòu)有不利影響，見(jiàn)圖14。對(duì)策：提高漿液的流動(dòng)性，在較低的壓力下具可灌性，實(shí)現(xiàn)端頭加固，避免對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

圖14 水平注漿致端墻產(chǎn)生裂縫