城市地鐵穿越軟弱圍巖的注漿加固技術
2015-03-24
0. 前言
本文以廣州地鐵6號線十一標暗挖區(qū)間為背景，暗挖隧道強行穿越流砂層和淤泥質(zhì)砂層等惡劣地層，開挖前期發(fā)生過掌子面坍塌、涌水、涌砂及初襯周邊圍巖不穩(wěn)定的現(xiàn)象[1]。本文通過對危險段地層采用注漿加固措施，提高了土體的自穩(wěn)能力，注漿后掌子面及周邊圍巖穩(wěn)定，取得了良好的效果，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。
1. 工程概況
廣州市軌道交通六號線施工十一標黃花崗站～沙河頂站區(qū)間處于先烈路下方，呈西南東北走向。左線長830.442m；右線長829.933m，區(qū)間線路全長1660.375m。
根據(jù)地質(zhì)詳堪及現(xiàn)場施工情況本段隧道地層主要有：<3-2>沖積—洪積中粗砂層；<5-1>可塑或稍密-中密狀殘積土層；<5-2>硬塑或密實狀殘積土層。其中<3-2>分部于其它地層內(nèi)部，遇水軟化崩解，呈飽和狀，且地下水位高，水流量大。
2. 工程難點
在實際施工中，發(fā)現(xiàn)隧道主要位于<5-2>和<6>層，仰拱基本位于<6>層。其中<6>層中含大量細砂巖、粗砂巖、粉砂巖、礫石等，分布廣泛但不均勻，在開挖掌子面范圍均有出現(xiàn)，主要出現(xiàn)在拱頂、仰拱和拱腰位置，而且在夾層中富含水，透水性很強，圍巖開挖后沒有自穩(wěn)能力，成流塑狀，極易坍塌，處理稍不及時就會出現(xiàn)大坍塌。經(jīng)統(tǒng)計，在隧道開挖至80m后，黃花崗方向單線日排水量達到600m3。
因此，如何保證開挖過程中的掌子面穩(wěn)定及周邊圍巖穩(wěn)定成為本工程的難點。
3. 施工技術要點
為解決上述難點，經(jīng)專家論證及詳細計算，決定采用WSS注漿工藝對掌子面及周邊圍巖加固及止水。
3.1 WSS注漿工藝
二重管無收縮WSS工法注漿工藝是從日本引進的具有國際先進水平的地質(zhì)改良新技術，其原理是注漿時在不改變地層組成的情況下，將土層顆粒間存在的水強迫擠出，使顆粒間的空隙充滿漿液并使其固結(jié)，達到改良土層性狀的目的。其注漿特性是使該土層粘結(jié)力 (c)、內(nèi)磨擦角()值增大，從而使地層粘結(jié)強度及密實度增加，起到加固作用[2]；顆粒間隙中充滿了不流動而且固結(jié)的漿液后，使土層透水性降低，而形成相對隔水層。而且注漿材料屬于環(huán)保型，對河流及地下水無任何污染，對于此工程是最有效的施工方法。
WSS注漿工藝施工采用后退式分段注漿，將帶有止?jié){塞的芯管插入到注漿管孔底，順時針旋轉(zhuǎn)芯管上的法蘭盤，使止?jié){塞膨脹，以達到止?jié){效果。接上注漿管路向注漿管內(nèi)注漿，漿液在混合漿液區(qū)混合，然后通過混合漿液出口滲出進入土體，每次注漿段長選擇為0.6m，即第一段注漿完成后，反時針旋轉(zhuǎn)芯管上的法蘭盤，使止?jié){塞恢復到原狀，將芯管后退0.6m，進行第二段注漿，以此類推，直到將整個注漿段完成。
3.2環(huán)向注漿孔布置
根據(jù)地層情況確定注漿有效加固范圍為初期支護背后3m，形成止水層；注漿孔位梅花型布置，縱橫向間距1.2m。鉆孔垂直洞壁徑向布置。10m為一注漿循環(huán)，每一循環(huán)注漿為8天。
3.3環(huán)向注漿孔布置
除橫向布置注漿管外，在隧道縱向布置注漿孔，注漿孔長度12m，滿斷面梅花型布置。橫向間距800mm。
3.4漿液選擇
根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、施工方法，注漿材料采用漿液采用AB、AC液雙液漿。注漿通過二重管端頭的漿液混合器充分混合。
3.5注漿參數(shù)
1.注漿壓力：0.8-1.5MPa；
2.注漿量：單孔單米≥0.5m3，單孔總注漿量≥8m3；
3.漿液初凝時間：1～2min；
4.漿液擴散半徑：1000～1500mm（硬地層為1000 mm，松軟地層為1500 mm）。
4. 小結(jié)
實踐證明，采用WSS注漿工藝，通過對隧道掌子面及周邊圍巖注漿加固后，極大地改善了土體的物理及化學性質(zhì)，提高了土體的自穩(wěn)能力，掌子面及周邊圍巖穩(wěn)定，同時，止水效果良好，對道面沉降起到了減小及控制作用 ，有力地確保隧道順利貫通。
