衛(wèi)曉波

1 工程概況

廣佛地鐵某兩個盾構(gòu)區(qū)間存在溶洞、土洞,盾構(gòu)施工前,必須采取措施使溶、土洞密實。本次溶土洞處理試驗段根據(jù)物探勘探成果顯示,本試驗段范圍內(nèi)有土洞4個,編號為T4,T5,T6,T7,溶洞2個,編號為 R5,R6(見圖 1)。

2 設(shè)計處理

2.1 處理范圍

隧道邊線5 m和隧道底板10 m范圍內(nèi)的溶土洞。

2.2 溶土洞的處理方法

1)無填充溶、土洞和半填充溶洞:對洞徑大于2 m且無充填或半充填的溶、土洞,先進行投砂處理,后采用注漿加固的方法;投砂處理時在原鉆孔附近(約0.6 m)補鉆兩個φ 250的投砂孔,兩投砂孔中心與原鉆孔中心需在同一連線上,兩投砂孔可相互作為出氣孔。投砂后,注漿加固的方法見后面的全充填處理方案。投砂管采用φ 200的PVC套管。2)對小于2 m的無或半填充溶、土洞可直接采用注漿填充。3)全充填溶、土洞或洞徑小于2 m的溶、土洞:采用壓力注漿的方法進行填充加固,注漿壓力從低到高,間歇、反復(fù)壓漿。

2.3 巖面注漿方法

采用袖閥管注單液漿。

2.4 工藝參數(shù)

1)溶土洞注漿。a.單液漿配制。水泥漿采用32.5級普通硅酸鹽水泥,水灰比=0.5∶1～1∶1。b.雙液漿配制。水泥漿采用32.5級普通硅酸鹽水泥。水玻璃:模數(shù)m=2.4～3.4,濃度30 Be′～40 Be′;雙液漿混合后,現(xiàn)場試驗失去可泵性時間可為60 s;具體施工時參數(shù)應(yīng)根據(jù)實際情況、現(xiàn)場試驗進行調(diào)整。c.注漿壓力和注漿量。周邊孔:注漿壓力控制在0.6 MPa～0.8 M Pa,持續(xù) 3次～4次。中央孔:注漿壓力控制在 0.8 MPa～1.0 M Pa,持續(xù)3次～4次。注漿速度:30 L/min～70 L/min;注漿擴散半徑按1.5 m設(shè)計。d.注漿間歇時間及單孔注漿結(jié)束標準。每次間歇6 h～10 h;要求少量多次、反復(fù)灌漿,注漿量達到估算的注漿量時,同時注漿終壓達到設(shè)計終壓,即可結(jié)束本孔注漿,但應(yīng)以設(shè)計終壓力控制為主。

2)巖面注漿。巖面注漿土層厚度為巖土分界面以上1 m范圍,鉆孔進入巖層0.5 m。水泥漿采用32.5級普通硅酸鹽水泥,水灰比=1∶1,并根據(jù)進漿狀態(tài)適當調(diào)整;注漿壓力0.2 MPa～1.0 MPa,上限按最大壓力為準;注漿擴散半徑:1 500 mm;注漿孔間距3.0 m×3.0 m,橫向5排,加固寬度為線路中線兩側(cè)各6 m。當注漿過程中遇到巖面表層溶土洞時,可利用注漿孔進行充填;若出現(xiàn)串珠狀溶洞時應(yīng)及時止?jié){,防止?jié){液流失嚴重。

3)灌砂。鉆孔在原勘察孔附近(約60 cm)補鉆兩個φ 250 mm的灌砂孔進行灌砂;鉆孔完畢下入φ 200 mm PVC管作為套管,套管下入距溶土洞洞頂0.5 m的位置;灌砂材料采用中砂,采用自來水將砂灌入孔內(nèi),采用小膠桶按體積計量;灌砂時利用兩個灌砂孔相互作為出氣孔。

3 現(xiàn)場施工情況

3.1 鉆孔

1)注漿孔孔位布置。鉆孔以揭示到溶、土洞的鉆孔為基準點,以2 m×2 m梅花形鉆孔,以基本找到洞體邊界為止,將無洞的孔定義為周邊孔,其余為中央孔(如圖2所示)。2)鉆孔過程。選用XY-100型鉆機,鉆孔過程中采用泥漿循環(huán)護壁成孔,成孔后須立即清孔。3)澆筑套殼料。4)安設(shè)注漿管。注漿管采用φ 48的袖閥管,需注漿的部位用花管,其余的使用實管,注漿管底部加下悶蓋;將實、花管根據(jù)要求連接后,沿鉆孔下到洞底0.5 m。5)固孔。固孔的材料采用水灰比1∶1.5的水泥漿,一般固孔的高度為地面以下2.0 m。

3.2 注漿

3.2.1 注漿設(shè)備

中央孔采用BW-150型注漿機注漿,周邊孔采用W-3/5型水玻璃泵和BW-150型注漿機一起注漿。漿液攪拌采用自制的500 L快速攪拌筒,轉(zhuǎn)速250 r/min,制漿量為6 m3/h。灌漿管采用φ 32×2.5無縫鋼管,工作壓力為 9 MPa。注漿時采用雙塞注漿芯管,通過注漿壓力使得兩堵頭與花管密貼,以達到分段注漿的效果,雙塞注漿芯管如圖3所示。

3.2.2 漿液配制

現(xiàn)場的單液漿水灰比為水泥∶水=1∶1。雙液漿的配比——水泥∶水∶水玻璃=1∶1∶0.15,水玻璃的濃度為 30 Be′,從現(xiàn)場的調(diào)試試驗看,這種漿液的凝結(jié)時間約為35 s～40 s。

3.2.3 注漿

1)注漿方式采取后退式分段注漿工藝,即在注漿段內(nèi)由孔底自下而上進行注漿,每次注漿段長0.4 m,注完第一注漿段后,后退注漿芯管,進行第二注漿段的注漿;2)在芯管拔出長度大于一節(jié)管長時,停注拆取該節(jié)芯管及接頭,將接頭接在未拔出的芯管上繼續(xù)注漿,以此下去,直至完成注漿段;3)注漿過程中如需暫停注漿時,必須先將水泥漿管拿出放入清水桶中,并同時將注漿芯管提升0.4 m,向孔內(nèi)注清水后再停止注漿,這樣既保持管路暢通,又保證注漿不受注水影響。

3.2.4 注漿壓力和注漿量的控制

1)周邊孔注漿:注漿開始階段,在注土洞T7的周邊孔時,進漿量大,注漿壓力約為 0.3 MPa～0.6 M Pa,壓力達不到設(shè)計的0.6 MPa～0.8 MPa,后來經(jīng)過總體設(shè)計和業(yè)主的現(xiàn)場協(xié)調(diào)會討論認為如果壓力達不到0.8 MPa,則按擴散半徑1.5 m,滲透系數(shù)1.5來計算注漿量,當注漿量達到計算注漿量時,停止注漿,停止6 h～8 h再進行第二次注漿,如果還是相同情況該孔就停止注漿,等中央孔注完一次后再進行第三次注漿。

2)中央孔注漿:中央孔注漿開始階段采用的注漿壓力是0.8 MPa～1.0 MPa,冒漿、串漿現(xiàn)象比較多,經(jīng)后來討論將壓力降到0.4 MPa,冒漿、串漿現(xiàn)象有所減小(華廣佛地監(jiān)雷～南區(qū)間會[2008]字第 05號總第07號)。

注漿情況分析:從后來注雙液漿的情況來看,在第一次注漿,注漿量達到計算方量時,壓力0.4 MPa～0.6 MPa,間隔6 h～8 h進行第二次注漿,注漿壓力約為0.8 MPa～1.0 MPa,高的甚至在開始的時候就達到1.2 MPa。如果中央孔的壓力是按0.4 MPa來控制,那么我們認為注雙液漿在不冒漿的情況下,按照計算方量來控制注漿就足夠了,不需進行第二次、第三次注漿。

3.3 灌砂

灌砂孔套管為φ 200的PVC管,灌砂時先將空壓機的風管下至PVC管底部,然后灌砂到PVC管內(nèi),啟動空壓機,將砂吹入溶洞內(nèi)。灌砂試驗第一次是選在R5,灌砂孔周圍洞高約為1.5 m～4 m,鉆孔時有掉鉆、漏水現(xiàn)象,最大掉鉆為3.4 m,在灌砂時只灌進0.1 m3砂。第二次是選在R7,灌砂孔周圍洞高約為1.8 m～3.7 m,鉆孔時有掉鉆、漏水現(xiàn)象,最大掉鉆為 3 m,在灌砂時只灌進0.2 m3砂。原因分析:在鉆孔時雖有掉鉆、漏水的現(xiàn)象,但我們認為溶洞并不存在完全的空洞,而是填充滿了水或泥漿,因為出氣孔直接排出的就是泥漿,而且泥漿濃度還比較高。

4 結(jié)語

1)灌砂:由于試驗段洞體多為全填充,極少有完全空洞的存在,且該段地層地下水豐富,灌砂效果不理想,建議今后在此類溶土洞中不采用灌砂工藝。2)周邊孔的注漿:周邊孔用袖閥管注雙液漿,建議雙液漿的配比為水∶水泥∶水玻璃=1∶1∶0.15(水玻璃濃度為 30 Be′),壓力0.4 MPa～0.6 MPa,達到設(shè)計壓力即可,無需進行重復(fù)注漿。3)中央孔的注漿:土洞的中央孔用袖閥管注單液漿,水灰比1∶1,壓力0.4 MPa,建議進行重復(fù)注漿,試驗段溶洞的中央孔注漿效果不好,不宜用這種方法進行注漿。4)根據(jù)試驗段地層的特點,漿液擴散性較好,建議中央注漿孔的布置間距增大一倍,即以4 m×4 m梅花形布置。