趙高亮

(中鐵二局股份有限公司,成都 610031)

WSS工法在下穿京密引水渠暗挖地鐵施工中的應用

趙高亮

(中鐵二局股份有限公司,成都 610031)

隨著北京軌道交通昌平線建設的快速推進,在下穿京密引水渠暗挖隧道施工時,遇到飽和動態(tài)含水砂層,在該種地層中開挖施工隧道極易發(fā)生涌水和流砂等工程災害。目前,在該種地層中施工隧道,通常采用明挖法、盾構法或凍結法等施工方法,施工效果一般,施工成本較高。而北京地鐵昌平線下穿京密引水渠段采用暗挖法施工,地下水位高,如何有效止水并保證京密引水渠安全是工程順利施工的關鍵,也是整條地鐵線的一大技術攻關難題?；诖藢χ顾に囘M行比選,結合昌平地鐵下穿京密引水渠暗挖隧道施工情況,對飽和動態(tài)含水砂層中止水工藝進行對比研究,結論為：WSS二重管注漿 +超前小導管注漿結合的注漿止水加固法可滿足工程需要,實踐證明施工效果良好。

地鐵;WSS工法;淺埋暗挖法;施工

1 工程概況

1.1 概況

北京地鐵昌平線城南站—高教園站區(qū)間下穿京密引水渠暗挖段起始里程為 K12+500～K12+900,總長400m,本段暗挖地下結構為分離式雙線隧道,采用淺埋暗挖法施工。分別在 K12+670和 K12+770設施工豎井用于該段隧道施工,兩豎井間的距離為 100m。

1.2 工程地質水文情況

下穿京密引水渠暗挖隧道范圍內的土層主要有：粉土填土、雜填土、粉細砂土、中粗砂、圓礫卵石、粉土、粉質黏土等。河底下結構范圍飽和動態(tài)含水砂層較厚,形成流砂的可能性較大,砂層分布較亂,無明顯規(guī)律。見圖1。

圖1 暗挖段地質剖面

下穿京密引水渠暗挖隧道范圍內的水文情況為在下穿京密引水渠段,結構底板埋置較深,約 16～17.2m,影響結構施工的主要為層間水,該段需降水其中層間水：含水層巖性為圓礫卵石⑤層、粉細砂⑤層和粉土⑤3層,水位高程為 35.48～39.24m,水位埋深為 13.4～15.8m。該層透水性好,主要接受大氣降水及側向徑流補給,以側向徑流、向下越流補給的方式排泄。5年內最高水位線在區(qū)間隧道拱頂約 1.5處,水位線在結構底板上 1.4～2.6m處。見圖2。

1.3 暗挖結構與京密引水渠的位置關系

下穿京密引水渠暗挖區(qū)間作為北京軌道交通昌平線的施工重點和難點之一,是昌平線僅有的兩個一級環(huán)境安全風險源工程之一,引水渠水面寬度約 20 m,水深約 1m,區(qū)間隧道頂部距渠底高度僅 4.8m,地質情況多為砂層和卵石層,極易發(fā)生塌方。見圖3、圖4

圖4 過京密引水渠暗挖段與京密引水渠位置關系斷面(單位：m)

2 止水工藝比選

2.1 各種止水工藝分析

參考以往類似工程的施工經驗結合相關資料,分別對前進式孔口管注漿、袖閥管注漿、WSS工法、TS工法幾種止水工藝分析,詳細概括了各種工藝的優(yōu)、缺點,以期為類似施工提供決策參考。見表1。

2.2 止水工藝的選定

經過對各種工法問題評價,前進式孔口管及袖閥管施工速度太慢且成本太高,不滿足該工程工期及成本控制要求,不予考慮;TSS工法工藝較為復雜、施工速度慢且成本高,不滿足該工程工期及成本控制要求,不予考慮。綜合考慮安全質量風險、工期壓力、注漿效果、施工成本及現(xiàn)有技術能力,通過比選分析認為,WSS二重管注漿 +超前小導管注漿結合的注漿止水加固地層法可滿足本工程需要,注漿材料以“超細水泥 +水玻璃 +無收縮劑”雙液漿,對止水及土體加固效果較好,最終確定 WSS工法為下穿京密引水渠暗挖地鐵隧道止水的主要施工方案。

2.3 WSS工法的難點及對策

(1)WSS二重管注漿工藝流程(圖5)

(2)難點

WSS工法注漿施工時現(xiàn)場注漿材料配比實際可控性較差,具有該專業(yè)操作經驗的人員較少,現(xiàn)場如何控制注漿施工質量是面臨的一大難題。

工程特點主要是砂卵石層中機械成孔較為困難,機械成孔特別是 TXU-75A鉆孔機成孔難度較大,主要存在以下影響：

①砂卵石層對鉆頭磨損較大;

②大粒徑漂石影響鉆機施工,漂石粒徑超過 0.2 m施工極為困難;

③砂卵石層中成孔容易塌孔。

(3)對策

針對 TXU-75A鉆孔機成孔的幾個困難因素擬采取以下措施：

①采用增加鉆頭儲備;

②漂石粒徑較大時調整鉆孔位置;

圖5 工藝流程

③增加漿液濃度。

2.4 施工情況

(1)注漿機械設備配選

根據工程地質水文情況,本項目注漿施工主要機械設備如表2所示。

(2)注漿參數

施工前首先做注漿試驗,根據注漿試驗確定注漿參數,擬采用的注漿參數如下。

表2 注漿施工主要機械設備

①注漿布孔間距：1m×1m梅花形布孔;

②注漿擴散直徑：R=1 000～1 500mm;

③注漿壓力：0.15～0.75MPa;

④初凝時間：0.5～2min,為速凝注漿;

⑤鉆桿回抽幅度：約 10～20 cm。

(3)漿液選擇(表3)

表3 漿液選擇

采用無公害無收縮雙液注漿漿液,即超細水泥-水玻璃漿液(CS漿液)。

水玻璃漿液配比為：硅酸鈉∶稀釋劑 =330 kg∶350 kg=1∶1.061;水泥漿液配比為：超細水泥∶稀釋劑 =341 kg∶350 kg=1∶1.026。施工中根據注漿試驗結果可調整注漿配合比。(4)注漿后擬達到的結果注漿加固后強度：

卵石層達到 2.5～3.0 MPa,止水系數：10.7～10.8 cm/s;

中砂層達到 1.5～2.0 MPa,止水系數：10.7～10.8 cm/s;

黏土層達到 1.0～1.5 MPa,止水系數：10.8～10.9 cm/s。

2.5 注漿效果檢查

通過現(xiàn)場記錄分析結果如下。

(1)通過注漿體內鉆孔,往檢查孔內壓水,測定地基的流量及滲透系數,結果顯示注漿效果良好;

(2)觀察結果顯示檢查孔內流水較清,注漿效果良好;

(3)經工地試驗室及第三方試驗室鉆孔取樣,檢測樣品的密實度、結石性質、漿液充填率和剩余空隙率等,結果顯示各項指標均達標,注漿效果良好;

采用以上 3種注漿效果檢查方法,對現(xiàn)場注漿情況進行了綜合分析評價,各項指標均達到預期目標,注漿效果良好,能夠滿足現(xiàn)場無水作業(yè)施工需要。

3 結論

就暗挖隧道如何安全下穿引水渠,并保證引水渠安全,先后對多種施工方案進行比選,最終確定了目前施工的這種最安全、最有效的下穿方案,即地下洞內進行 WSS工法深孔注漿加固土體。2009年 11月 24日上午 9時下穿京密引水渠河底段左線 91.86m成功貫通的事實證明該方案是成功的。

通過 WSS工法在地鐵昌平線下穿京密引水渠暗挖施工中的應用,筆者認為,WSS二重管注漿 +超前小導管注漿結合的注漿止水加固地層法可滿足本工程需要,注漿材料以“超細水泥 +水玻璃 +無收縮劑”雙液漿,對飽和動態(tài)含水砂層中止水及土體加固效果較好。

[1]GB50299—1999,地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].

[2]劉百成.北京地鐵 10號線二重管無收縮雙液注漿 WSS工法施工技術[J].鐵道建筑技術,2008(3).

[3]王志德,惠麗萍,王榮權.旋噴樁墻 WSS工法注漿加固頂升[J]施工技術,2005(S1).

[4]GB50119—2003,混凝土外加劑應用技術規(guī)范[S].

[5]靳占峰,肖雙全,汪國鋒.北京地鐵 10號線農業(yè)展覽館站—團結湖站區(qū)間隧道WSS注漿加固技術[J].鐵道標準設計,2008(12)207-208.

[6]張 旭,李國強,崔承武,等.二重管注漿技術在淺埋暗挖法過雨污水管線施工中的應用[J].鐵道標準設計,2008(12)：214-216.

[7]曾德光,謝保良,肖雙泉,等.WSS工法灌漿技術的應用研究[J]市政技術,2006,24(4).

U 455.4

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1004-2954(2010)03-0095-03

2009-11-23;

2009-11-26

趙高亮(1984—),男,助理工程師,2005年畢業(yè)于南京林業(yè)大學土木工程學院,工學學士。