王 寧,王君紅,龔劍玄

(中國建筑西南勘察設計研究院有限公司,四川成都 610081)

卵石地區(qū)地下水位下隧道注漿新技術

王 寧,王君紅,龔劍玄

(中國建筑西南勘察設計研究院有限公司,四川成都 610081)

結合成都地鐵 1號線隧道的施工情況,詳細介紹了一種新型的卵石地區(qū)地下水位下注漿的新技術。文章詳細地介紹了該技術的設計及施工工藝,同時總結了注漿的質量保證措施。指出注漿技術作為一種處理不良地質狀況及地質災害的技術手段在隧道及地下工程得到了廣泛的應用。

卵石地區(qū); 隧道; 注漿

成都地鐵 1號線盾構施工通過站東小區(qū)一建筑物外側時地面塌陷,經(jīng)研究決定:“為確保建筑物結構安全性,保證地基土承載力,減少既有建筑物可能發(fā)生的后續(xù)沉降變形量,最大限度減少其沉降差異,建議采用注漿方式對建筑物基礎下方地基土層進行加固處理”。但由于小區(qū)內無施工作業(yè)面,經(jīng)研究決定采用隧道內自下而上施工方法對隧道頂部的地基土進行注漿加固。

該房屋建成年代為 1995年,住宅層高 2 800mm,總高度20 800mm。房屋基礎型式為獨立基礎,基礎埋深為 3.3m或3.6m,持力層為粉質黏土層,地基承載力標準值為 200 kPa。通過該建筑物的隧道頂位于地面下 13.0m左右。

1 工程地質及水文地質條件

1.1 場地土構成及特征

人工填筑土層:以雜填土為主,褐灰、灰褐等雜色,松散～稍密,稍濕～潮濕。由卵石、砂土、磚瓦碎塊等建筑垃圾組成,其間充填粘粒,表層 0.3～0.7m多為混凝土。段內分布于地表,層厚 2.0m該層均一性差,多為欠壓密土,結構疏松,具強度較低、壓縮性高、荷重易變形等特點。

粉質黏土:深灰色、灰黃色,可塑 ～硬塑含鐵、錳質及鈣質結核。呈透鏡體狀分布于卵石土(3～7層)上部,頂板埋深2.0～5.0m,層厚2.1m。

卵石土:褐黃、黃色,以中密～密實為主,飽和。卵石成份主要為中等風化的巖漿巖灰、變質巖、砂巖等硬質巖組成。磨圓度較好,以亞圓形為主,少量圓形,分選性差,卵石含量70%～80%,粒徑以 20～80mm為主,據(jù)鉆探揭示,最大粒徑180mm,夾零星飄石,充填物為砂及礫石,具弱泥質膠結或微鈣質膠結,層厚19.40m。

1.2 水文地質條件

根據(jù)區(qū)域水文地質資料及已有勘察成果,擬建場地內地下水類型主要為孔隙型潛水和基巖裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于第四系上更新統(tǒng)(Q3)以及中更新統(tǒng)(Q2)的砂、卵石土中,兩層砂卵石層富水性好,形成一個整體含水層。滲透系數(shù)K=12.94m/d,為強透水層。本區(qū)間隧道基本位于該層砂、卵石土中,受地下水影響較大?；鶐r裂隙水主要賦存于基巖裂隙中,基巖巖性為泥巖,透水性、富水性較差,水量較小。

2 本工程需克服的技術難題

(1)由于隧道頂部為砂卵石地層,地下水豐富,在隧道內施工首先應解決防止地下水滲漏問題,因為一旦隧道頂部的水滲入隧道,將帶走隧道頂部砂卵石層中的砂,以至于造成二次地面塌陷,影響上部建筑物的安全,同時將影響隧道內施工作業(yè)人員的安全。

(2)采用隧道內注漿,應嚴格控制注漿壓力,防止注漿壓力影響隧道頂部環(huán)片的結構安全,同時應防止注漿壓力過大造成地面隆起。

(3)隧道內注漿完成后,要即時的恢復管片的原有強度和防水性能。

3 注漿的技術措施

3.1 止水措施

圖1 隧道內打孔位置

(1)管片開孔:管片開孔分兩步進行,先在隧道正上部首先用取芯機打設一個外徑為 130 mm、深度為 100 mm的孔,此位置位于兩個手孔中間;其次在同一圓心處打設外徑 75mm,深度160mm(圖1)。

(2)安裝止水裝置:將事先做好的止水裝置安裝在開好的孔中。止水裝置結構形式見圖 2。

圖2 止水裝置剖面

(3)安裝球閥裝置:注漿管從安裝好的止水裝置法輪盤進口中打入到設計深度后,在注漿管上焊接上止水球閥,并關閉球閥止水。注漿時打開球閥便可注漿。

3.2 注漿壓力控制措施

注漿壓力是注漿的主要參數(shù),對漿液的擴散、裂隙充填、注漿效果的好壞,起著決定性的作用。因此必須有足夠的壓力克服靜水壓力和地層阻力將漿液壓入巖層中,以達到帷幕體加固圈的厚度,但也要避免壓力過大漿液滲透過遠,浪費材料和時間。注漿壓力與圍巖的裂隙發(fā)育程度、涌水壓力、漿液材料及凝膠時間有關。借鑒以往資料,注漿壓力公式主要有兩種,一是P=(2～3)P0;二是P=(2～4)MPa+P0,式中P為注漿終壓,P0為涌水壓力(MPa)。通過本隧道施工實踐,認為公式二比較合理、可靠,施工時取用計算公式的上限值。

3.3 封口措施

(1)漿液達到 7 d強度之后,拆除法蘭盤。

(2)部分割除止水鋼管(管片內弧以內50mm)及注漿錨桿。

(3)止水鋼板焊接密封。

(4)空隙部分用快干水泥抹平。

3.4 質量保證措施

(1)應嚴格按照設計參數(shù)進行鉆孔。打孔之前要了解小區(qū)內的管線埋設情況,打孔時錨桿機上注漿管要位置準確,防止注漿管子偏心斷裂。

(2)注漿材料應滿足設計要求,嚴禁使用過期的水泥。(3)漿液配比應符合設計要求,配漿誤差不超過 5%。

(4)漿液攪拌應均勻,一般水泥漿攪拌時間為 3～5m in,但不得超過 30m in。未攪拌均勻或沉淀的漿液嚴禁使用。

(5)注漿過程中要對房屋進行實時監(jiān)測。注漿過程中,時刻注意泵壓和流量的變化,若吸漿量很大或壓力突然下降,注漿壓力長時間不上升,應查明原因;如工作面漏漿,可采取封堵措施;如跑漿可通過調換漿液、調整漿液配比,縮短漿液凝膠時間,進行大泵量、低壓力注漿,必要時采用間歇注漿,以達到控域注漿的目的。

(6)嚴格按照前進式注漿設計的段長進行分段注漿,不得任意延長分段民度,必要時可進行重復注漿,以確保注漿質量。嚴格進行注漿效果檢查評定,符合要求時才能結束注漿作業(yè)。

(7)施工過程中要嚴格遵守施工作業(yè)要求,注意空壓機高壓作業(yè)安全。

4 結 論

在穿越既有建筑群的地下隧道工程中,必須保證既有建筑物的安全,這就必須控制地面上建筑物的結構沉降和差異沉降。當沉降超過一定限度時,必須進行恢復。注漿提升地基承載力是恢復地面建筑物高程的一種有效手段。本文對既有建筑群的地基承載力進行分析,并結合成都地鐵 1號線穿越東站小區(qū)既有建筑群的情況,得出一些有意義的結論。

(1)注漿加固在地鐵隧道建設過程中,提高既有建筑群的地基承載力,恢復建筑物的地面高程,是一種簡單有效的方法。

(2)先通過常規(guī)的測量確定地基的弱化位置,再通過對既有建筑群結構注漿抬升彈性進行比較分析,說明軟弱處注漿能及時有效的減少既有建筑沉降。對該項穿越工程中既有建筑物的注漿抬升效果進行觀測,發(fā)現(xiàn)地面高程最大回升25mm左右,達到了預期的效果。

(3)該項目的注漿抬升不僅使建筑物高程損失得到一定的恢復,為恢復既有地鐵線路正常施工提供必要條件,同時也為類似工程的沉降控制和恢復積累了寶貴的經(jīng)驗。

[1] 關寶樹.巖質隧道的圍巖壓注比水技術[M].北京:中國鐵道出版社,2001

[2] 李治國.隧道巖溶處理技術[J].鐵道工程學報,2002(4):61 -67

[3] 顧義磊,李曉紅,杜云貴,等.通渝隧道涌水突泥段的處理[J].地下空間與工程學報,2005(1):742-745

[4] 孫國慶,張民慶.圓梁山隧道注漿材料及其配比選擇[J].隧道建設,2005,25(21):82-85

[5] 彭振斌.注漿工程設計計算與施工[M].北京:中國地質大學出版社,1996

U455.49

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2010-02-04

王寧(1985～),男,學士,助理工程師,主要從事巖土工程勘察及地質災害治理工作。