论地铁隧道注浆试验及效果检验方法

论地铁隧道注浆试验及效果检验方法

高英翰

中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 北京 101300

摘要：地铁隧道工程的实际质量离不开地铁隧道注浆的实验以及实验结果的检验分析。本文以某地铁隧道工程的注浆实验案例为主，然后对于地铁隧道注浆的实验方案进行了深入的研究，最后表明了地铁隧道注浆实验的效果主要有几种检验方法。

关键词：地铁隧道；注浆试验；检验方法

引言：

在我国城市化进程的不断推进过程中，地铁往往承载着每个城市较大比例的公共交通需求，目前我国各地的地铁工程建设数量也在肉眼可见的增加，然而因为各地的地理条件不同，地铁隧道工程中也往往会遇到各种问题，其中较为常见的有隧道周围岩石等级低、稳定性和承载力差、实际埋藏深度不足等。这些问题通常会直接影响到地铁工程整体的建设质量，如果不能有效处理往往会出现地面沉降，地下结构因承载力不足导致局部失稳等情况。而针对这些问题目前的有效解决方法主要就是借助注浆技术，而该技术的开展往往也要通过注浆试验的检验，通过对地铁隧道注浆试验结果的分析，选取最合适的检验模式来对地铁隧道注浆的实验结果进行检验，保证得到正确的相关参数，最后对地铁隧道工程的后期施工的数据进行有效的保障。

1工程概况

本文中以某工程为例，该工程中地铁隧道的覆土层厚大约6到7米，其中土层主要由黏土、粉土、杂填土和粉细砂以及细中砂组成，隧道建设通过的部分主要为黏土土层。工程特点如下表：

表1工程特点参数表

该工程的施工需要注浆加固，结合工程的特点采用了小导管注浆加固技术。为了确定注浆的参数以及保障后期的注浆施工，首先要在隧道内进行注浆试验，之后再采用动力触探、开挖观察或取芯测验的方式进行相关的检验工作。

2注浆试验方案

2.1注浆类型

根据本次隧道土地的性能特征，注浆试验的操作方式选择的是劈裂注浆，为了方便后续的检验操作，注浆试验的区域没有设置在隧道顶部，而是选择了隧道开挖面的中下部分。

2.2注浆材料及水灰比

本次实验主要采用的是普通水泥、水泥加玻璃、超细水泥以及TGRM特种水泥等四种注浆材料，但是这几种材料的主要指标大不相同，主要如表2所。

表2注浆材料指标

2.3注浆终压

在进行劈裂注浆的过程中，注浆产生的压力会随时间逐渐变大，所以设置的注浆终压理论上要大于临近劈裂临界的注浆压力，同时为了避免地面隆起，还要小于造成地层抬升的压力。鉴于地面抬升隆起的复杂原理，目前的各种理论模型试用的范围也比较局限，只有个别情况适用，所以需要结合注浆试验的数据进行分析验证，为了保证检验效果，这里初步将注浆终压设定为3MPa。

3注浆施工

3.1施工要求

为了防止出现浆液流失的问题，在注浆过程中对应隔孔进行注浆，首先应该对孔底部进行注浆，

鉴于以往注浆流失的问题，这里采用了隔孔注浆的方法，并且在每个孔的注浆过程中，也是逐步注浆，先注满孔底然后逐步往上提升注浆，每次注浆往上提0.5米，注浆部位之间不小于10厘米，每次注浆操作的时间周期控制在6分钟，当注浆压力较大时，要适当留出二至三分钟的稳压时间，注浆过程中如果地面出现隆起或者地面出现溢浆的情况，应该及时的停止注浆。

3.2技术及质量要求

首先事挖孔阶段，为了保证试验效果，注浆孔深度达标的同时还要尽量保持清洁，为了避免堵孔器影响注浆结果，应该紧固堵牢，防止漏浆；同时在浆液的配置阶段，所有成分的配比要严格按照配比通知单的要求调配，做好计量记录的工作，超细浆液在配置的过程中为避免水灰分离，保证质量，要采用转速1200r/min的高速搅拌机，且每种浆液配置过程的搅拌时间都应控制在5分钟到一小时之间；最后注浆阶段，若某些孔出现压力过大或溢浆的情况，要及时中止注浆。

3.3终孔条件

（1）单孔的注浆量需要满足设计的要求；(2)注浆压力大于设计压力。

3.4注浆试验过程

注浆试验中记录的注浆压力和流量与时间的关系如图1和图2所示。

图1注浆试验压力-时间曲线

图2注浆试验流量-时间曲线

4注浆效果检验

在注浆过程结束之后，对注浆效果通过以下三种方法进行检测：

开挖观察：这种检验模式主要是在完成注浆试验之后对工程的现场按照层次进行挖掘，在挖掘过程的同时对注入浆液的凝固情况进行观察，这样就可以非常直观的看出各种浆液所表现出的不同加固效果。结合试验结果来看，浆液注入以后，土层的改善激励、渗入方式、结构松散度以及砂质土质等均有较大的区别。在粘土层中的渗透系数处于 cm/S的级别之下时，注入的浆液就不能渗透到地层里面，浆液产生巨大的压力会在劈裂效应发生时，注入到地层中，浆液流动产生浆液多数呈现为无规则的树枝状，最后在土层中注浆硬化固定。在本次的注浆试验中也出现了这样的现象，主要是因为开挖土体的表层可以非常清楚的看到因为劈裂而出现的树枝形状的浆脉，这种现象并不是因为注入浆液之后，浆液流入到地层是在风化层的外面形成的胶结体，单纯的是因为浆脉主要是通过水平或者斜入的形式流入到土体里面。

动力触探实验：动力触探检测采用的是轻型动力触探检测的N₁₀。这是一种设备简单、操作方便而且施工效率很高的办法，主要方式时通过落锤的下落敲击触探杆，探头在敲击力的作用下被打入土层中，之后就可以结合探头嵌入的深度和锤击的次数分析涂层的物理属性，针对不同的施工条件，动力触探设备也分为轻、重和超重三种类型。针对目前现场的施工情况以及试验情况来说，本次现场动力触探试验运用的是轻型触探。所选设备重落锤质量10kg，下落高度设置为50cm，检验规定的打入深度为30cm。本次动力触探试验共对9个孔展开，结果表明注浆前后动力触探值发生了明显的变化，原状土层动力触探值为18击，在注入不同浆液后变现出了不同的变化，其中水泥加水玻璃浆液的触探值达到了24击，普通水泥、超细水泥则分别是26击和28击，TGRM浆液的改善尤为明显，达到了33击。

取芯测验：顾名思义，取芯测验就是通过挖掘将浆液固定后的部分挖掘取出，结合开挖取芯的不同形式展开土工实验，通过对注浆前后土体的各项如压缩性、孔隙比、抗剪强度等属性的对比，判断检验注浆的效果。将侧后的各项系数如下表3所示：

表3 注浆试验效果检验结果

结束语：

对以上三种检测方法的反馈分析可以了解到，浆液的不同配比、材质、流入方式等等都会对土层的各种物理属性产生不同的影响，从本质上来说注浆操作的关键点就在于利用好裂劈方式的挤密，这种方式可以将注浆周围的土层通过挤密的方式改造成为结构复杂的复合体，可以在改善土体物理性质和结构的同时大大增强土体强度。而结合具体的试验数据我们也不难分析出，虽然注浆工作随着材料的变化能达到一定的土体增强效果，但其实凭借单一的某项技术对土体的增强仍是十分有限的，对于目前全国各地的各类地质情况和建设条件，单一的注浆技术的力量略显单薄，所以在图层增强方面的工作还任重而道远，需要各界的共同努力。

参考文献

[1]王雪.地铁隧道软弱富水围岩注浆浆液扩散机制与模式研究[D].山东:青岛理工大学,2017.

[2]李校兵.温州浅埋暗挖过街地道软粘土静动力特性试验及施工环境效应研究[D].浙江:浙江大学,2015.