富水卵石地层浅埋暗挖隧道洞内注浆止水帷幕施工技术研究

富水卵石地层浅埋暗挖隧道洞内注浆止水帷幕施工技术研究

肖锋

中国电建铁路集团有限公司 成都 610031

摘 要：本文以成都地铁19号线二期工程九江北站～龙桥路站盾构区间1#联络通道工程实例为依托，对富水卵石地层浅埋暗挖隧道洞内注浆止水帷幕施工技术进行了研究和应用，达到了预期的止水和地层加固效果。

关键词：富水卵石地层；浅埋暗挖隧道；注浆止水帷幕；地层加固

0 引言

地铁盾构区间联络通道施工一般可采用管井降水后暗挖法施工。然而，当受场地周边条件限制无法进行管井降水施工时，只能通过其他方法来解决地下水对隧道施工的影响。本文以成都地铁19号线二期工程九江北站～龙桥路站盾构区间1#联络通道工程实例为依托，研究富水卵石地层浅埋暗挖隧道洞内注浆止水帷幕施工技术，并成功应用，以期作为今后类似工程的借鉴。

1 工程简介

成都轨道交通19号线二期工程九江北站～龙桥路站盾构区间1#联络通道位于成新蒲快速路下方，与既有成蒲铁路桥墩水平间距为32.9m，拱顶距离铁路桥墩埋深为15.8m；上方有已运营地铁17号线九江北站~白佛桥站明挖区间，竖向净距约8.2m。联络通道开挖尺寸：宽×高为3.6m×3.9m，长28.4m，拱顶埋深为17.2m.。1#联络通道与周边建（构）筑物关系如图1所示。

图1 1#联络通道周边建（构）筑物关系

2 工程水文及地质条件

1#联络通道范围内，地下水稳定水位埋深约4～5m，地表至开挖断面各岩土层依次为<1-2>杂填土（Q4ml）、<2-3-2>粉质黏土、<5-8-1>卵石（Q3fgl+al）、<5-8-2>卵石（Q3fgl+al）、<5-8-3>卵石（Q3fgl+al）。联络通道所处地层为<5-8-3>卵石土，密实、饱和，卵石含量50～84%，粒径2～20cm，该层砂、卵石综合含水层渗透系数K约为25～35m/d，为强透水层，水量丰富。

联络通道和成蒲铁路桥墩水平最小距离为32.9m，在铁路保护区范围内，按照国家《铁路安全管理条例》，禁止采用降水施工，需研究采用非降水技术。综合考虑施工工艺、工期、投资等各种因素，拟采用洞内注浆止水帷幕方案进行处理。

3 注浆止水帷幕施工工艺

按照设计文件要求，联络通道开挖断面外扩5m范围内围岩进行注浆加固形成止水帷幕，注浆后土体无侧限抗压强度不低于1MPa，渗透系数不大于1x10-5m/s，为后期隧道开挖提供无水条件。注浆止水帷幕施工工法首次运用于成都富水砂卵石地层，联络通道下穿地铁17号线明挖区间，竖向净距仅8.2m，止水帷幕上边缘距离地铁17号线明挖区间净距为3.2m，需严格控制施工过程中注浆压力对17#线明挖区间造成影响。针对现场情况，通过几种施工工艺的对比，采用前进式分段钻孔注浆+后退式补充水玻璃，确保止水效果，达到围岩开挖稳定条件。

3.1注浆孔位布置

在盾构隧道的管片上，在联络通道的开挖轮廓线范围内（如图2所示），向地层中打灌浆孔进行灌浆，后期辅以检查孔进行检查、补强。灌浆孔沿着联络通道开挖轮廓线向内分3层，进尺深度随外插角度增大而减小。其中1圈（红色）孔外插角15°~17°，进尺17.5m；2圈（黄色）孔外插角33°，进尺10.5m；3圈（蓝色）孔外插角50°，进尺6.5m，另外补充22个检查孔，如图3所示。

图2 止水帷幕灌浆孔布置图 图3 止水帷幕灌浆孔纵向分布图

3.2钻孔、注浆方式

钻孔按照“先1圈孔、后2~3圈孔、先低高程后高高程、先奇数孔后偶数孔”的顺序施工，奇数孔为主注浆孔，偶数孔兼做奇数孔注浆效果的观察孔使用。钻孔方法采用先用φ120mm的XY-2PC钻机进行开孔钻穿管片，钻进深度2m，并设置110mm孔口管；再用φ75mm的QZJ100B潜孔钻行砂卵石地层钻孔。钻孔分段长度2m，单次钻进2m，随即拔出钻杆开始注浆，注浆完成后，继续钻进下一个2m，多次循环，直至设计孔深。采用模袋或锁孔工艺进行钻孔，既能有效预防突涌水又能适应砂卵石层成孔困难且不规则的特性。

3.43注浆材料选择

由于1#联络通道处于富水砂卵石地层中，地层为密实砂卵石层，卵石含量50～84%，粒径2～20cm，中细砂充填，联络通道拱顶地下水头高度为15~16m。要求止水帷幕浆液材料具备“早凝、高强、扩散好”的性能，故采用如下浆液材料：C-GL超注水泥浆液（硫铝酸盐水泥）作为主要胶凝材料，配合GL超注添加剂，常用掺入比例为3%～10%，使得浆液具备快凝快强的特性，避免浆液在地层中扩散范围过大。

C-GL超注水泥浆液性能指标如表1所示。

表1 C-GL超注水泥浆液性能指标表 表2 GX改性水玻璃性能指标

对水泥基材料难以灌注的中细砂层采用GX改性水玻璃浆材灌注，既能固砂又能有效止水。GX改性水玻璃是一种专用固砂材料，无毒，凝结时间可调，固结体强度可以达到1.5Mpa，能够有效防止开挖过程中涌砂，具体指标见表2。灌浆过程采用先开孔放沙，超注水泥浆置换填充，后改性水玻璃补充。总体呈现以超注水泥浆为主，水玻璃为辅的形态。

3.4注浆压力选择

综合考虑地层为密实卵石层、管片和周边既有线等因素，灌浆过程中应严格控制灌浆压力尤其时顶部钻孔最后一段的灌浆压力，避免对既有线结构造成破坏。不同孔段灌浆压力取值范围及依据以表3进行。

表3 灌浆压力取值范围及依据

灌浆过程中应密切关注监测数据，遇监测数据变化较大可能引起结构破坏时应及时泄压，查明原因，调整灌浆参数。当灌浆压力达到设计值且注入率小于5L/min时可以结束灌浆。

4 结论

联络通道注浆完成后，通过取芯验证合格，得出以下结论：

（1）止水帷幕施工工艺行之有效，整个施工过程未出现不可控涌水、涌砂，过程风险可控。

（2）止水帷幕注浆材料、浆液配比合理有效。GX水玻璃和C-GL超注浆配合使用可完成地层止水、加固、填充的目的，GX水玻璃在砂层中效果显著，C-GL超注浆在卵石层中效果明显。

（3）奇数孔浆液有效扩散半径（形成有效止水帷幕的半径）为0.7~0.9m，偶数孔浆液有效扩散半径0.5~0.7m，对富水砂卵石地层止水、加固、填充的效果显著。

成都地铁19号线二期工程九江北站～龙桥路站盾构区间1#联络通道采用前进式分段钻孔注浆+后退式补充水玻璃注浆工艺，通过对注浆工艺、浆液的改进和注浆压力的控制，使浆液在地层中均匀扩散，既达到了止水和地层加固的效果，又使联络通道上方已运营地铁17号线九江北站~白佛桥站明挖区间变形得到有效控制，保证了工程的安全顺利实施。

综上所述，洞内注浆止水帷幕施工技术可以广泛应用于富水卵石地层，有很好的应用前景。

参考文献

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[3]石国伶,杨永亮,吴洋.砂卵地层深孔帷幕注浆止水施工技术 .山西建筑,2015,22(8):87～88.