■劉洪妃 ■中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司，湖北 武漢 430074

1 WSS 工法注漿技術(shù)在國內(nèi)地鐵中的應(yīng)用

聯(lián)絡(luò)通道作為地鐵隧道重要的附屬設(shè)施，聯(lián)通左右兩條隧道，在地鐵正常運營過程中發(fā)揮其不可或缺的重要作用。在軟土地基中運用礦山法施工聯(lián)絡(luò)通道，必須先對開挖土體進行加固處理，目前國內(nèi)較為常見的聯(lián)絡(luò)通道加固方式主要有:旋噴樁加固、“旋噴樁+攪拌樁”加固和冷凍法加固等方式。經(jīng)多年工程實踐，這些傳統(tǒng)的加固方式都取得了成功的經(jīng)驗，并總結(jié)出行之有效的工藝。受加固條件、工期等因素影響，這些方法各有其特點和適用范圍。

最近幾年，我國借鑒國外先進技術(shù)，出現(xiàn)了WSS 工法注漿技術(shù)，為聯(lián)絡(luò)通道加固增添了新的方法，在工程實踐的應(yīng)用中取得了良好的效果和發(fā)展前景。尤其在砂層、圓礫等透水地層及地質(zhì)條件復雜的地層中注漿止水較上述其他工法效果明顯，目前WSS 工法注漿已應(yīng)用于廣州、深圳、杭州等富水砂礫層地區(qū)的地鐵施工中，并在其他城市中逐步推廣，本文主要闡述盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道開挖過程中出現(xiàn)涌水涌砂情況，首次在昆明地鐵采用WSS 工法注漿對聯(lián)絡(luò)通道進行補強加固，希望為昆明地區(qū)土體加固施工技術(shù)提供有價值可借鑒經(jīng)驗。

2 工程概況

昆明地鐵2 號線【金安小區(qū)站～北辰小區(qū)站】盾構(gòu)區(qū)間地處昆明市盤龍區(qū)，區(qū)間位于盤龍江與金汁河之間，并與之基本平行，西側(cè)距盤龍江約380m，東側(cè)距金汁河約450m，均有水力聯(lián)系。區(qū)間設(shè)計起點里程為DK4 +803.514，區(qū)間設(shè)計終點里程為DK5 +853.014，全長1049.5 雙線延米。

圖2-1 聯(lián)絡(luò)通道地質(zhì)剖面圖

【金安小區(qū)站～北辰小區(qū)站】盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置在區(qū)間里程DK5+371.464 處，并與廢水泵房合建，采用礦山法施工，礦山法施工前采用地面旋噴樁進行加固土體。聯(lián)絡(luò)通道(兼泵房)長度7.8m、最大開挖寬度3.8m、最大開挖高度7.35m。

聯(lián)絡(luò)通道(兼泵房)埋深18.81m，拱頂土層從上至下主要有:填土層、粉質(zhì)粘土層、粉土層、淤泥質(zhì)粘土層，聯(lián)絡(luò)通道及泵房范圍內(nèi)主要土層有:粉土層和圓礫土層，其中粉土層和圓礫土層屬于透水層，具有微承壓性，地下水埋深在地面以下6 米處。地質(zhì)剖面圖見附圖2 -1。

3 涌水涌砂情況介紹

聯(lián)絡(luò)通道及泵房旋噴加固完成后采用礦山法施工聯(lián)絡(luò)通道及泵房，聯(lián)絡(luò)通道上臺階開挖、初襯完成，下臺階開挖進洞段0～0.5m 時，從聯(lián)絡(luò)通道下臺階底部與管片接縫部位，突然涌出大量地下水，水中含有大量粉砂(見附圖3 -1)，通過現(xiàn)場采用混凝土反壓回填、封閉聯(lián)絡(luò)通道，以及管片開孔泄水等措施(見附圖3 -2)，聯(lián)絡(luò)通道涌砂得到控制，涌水控制在通過泄水管集中排放，為后續(xù)注漿堵水提供了條件，由于聯(lián)絡(luò)通道及時封閉，未出現(xiàn)坍塌等安全事故，經(jīng)專家現(xiàn)場研究和分析，聯(lián)絡(luò)通道再次開挖具有較大風險，需對金北區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道進行補充加固。

圖3-1 通道下臺階涌水涌砂照片

圖3-2 通道封閉后泄水照片

4 補充加固方案選擇

【金安小區(qū)站～北辰小區(qū)站】盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道位于昆明市盤龍區(qū)北京路下方，周邊建筑較多且距離隧道較近，地面北京路交通流量大，一旦聯(lián)絡(luò)通道開挖出現(xiàn)坍塌事故，將會對周邊建筑、地面交通帶來很大安全隱患，因此聯(lián)絡(luò)通道補充加固方式直接關(guān)系到本工程的成與敗。我們以旋噴樁加固、“旋噴樁+攪拌樁”加固、冷凍法加固和WSS 工法注漿加固的特點，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況對聯(lián)絡(luò)通道補充加固方式進行了比選:

旋噴樁加固或“旋噴樁+攪拌樁”加固:①由于金北區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道地處盤龍江和金汁河之間，均有水力聯(lián)系，且聯(lián)絡(luò)通道及泵房范圍內(nèi)地層以粉土層、圓礫土層為主，地層屬于透水層，地下水具有微承壓性，旋噴樁在這種地層中成樁效果不太好;②北京路已恢復交通，再次圍擋進行旋噴加固會對北京路交通造成較大影響，市民難以接受;③金北區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，隧道管片已成型，旋噴樁、攪拌樁達不到全范圍加固。

冷凍法加固:①冷凍法加固周期長，若采用冷凍法補充加固，將會對聯(lián)絡(luò)通道施工工期造成很大影響。

WSS 工法注漿加固:①漿液由A 液(水玻璃溶液)、B 液(水泥漿+化學劑)和C 液(化學劑)組成，漿液對土層有很強的滲透性，通過對漿液的組成、配比和注漿壓力的控制，可調(diào)整漿液強度、凝固時間和滲透性能，特別適用于本工程這種透水、富水地層;②鉆機、注漿設(shè)備體型較小，移動方便，可在隧道內(nèi)注漿;③注漿管路設(shè)置在鉆機鉆桿中，漿液在鉆桿頭部匯合，鉆機可以360°旋轉(zhuǎn)，能根據(jù)現(xiàn)場條件選擇垂直注漿和斜孔注漿，能確保全范圍加固;④漿液不流失、凝固后不收縮，外加劑無毒，對地下水不會造成污染;⑤注漿材料主要是水泥、水玻璃等一般材料，來源廣泛。

通過對以上幾種加固方式的比選，最后采取WSS 工法注漿對金北盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道進行補充加固。

5 WSS 工法注漿技術(shù)

5.1 注漿加固范圍

聯(lián)絡(luò)通道及泵房范圍內(nèi)地層以粉砂層和圓礫土層為主，聯(lián)絡(luò)通道涌水涌砂之前上臺階已開挖完成，且未出現(xiàn)漏水情況，因此聯(lián)絡(luò)通道及泵房加固分兩步施工:

第一步:加固聯(lián)絡(luò)通道下臺階，采用“水平加固+斜孔加固”的方式法加固。具體加固范圍是:深度方向從聯(lián)絡(luò)通道底板以上2m 至底板以下1m、寬度方向是左右線隧道之間、長度方向是聯(lián)絡(luò)通道前后各3m。注漿孔按0.6m* 0.6m 的間距布置，水平方向布置4 排，豎向布置16列，具體見附圖5 -1、5 -2，為確保聯(lián)絡(luò)通道與管片之間縫隙的加固效果，聯(lián)絡(luò)通道與管片縫隙的底部采用斜孔注漿加固。

第二步:聯(lián)絡(luò)通道開挖、支護完成后加固泵房，采用“垂直加固+斜孔加固”的方式加固。具體加固范圍是:通道底板以下0.5m(確保搭接0.5m)至泵房底部2m 處。注漿孔按0.6m* 0.6m 的間距布置，具體見附圖5 -3，外周注漿孔往泵房外傾斜10°。

圖5-1 聯(lián)絡(luò)通道加固橫剖面圖

圖5-2 聯(lián)絡(luò)通道加固縱剖面圖

圖5-3 泵房加固平面圖

5.2 注漿材料

WSS 注漿漿液由A 液(水玻璃溶液)、B 液(水泥漿+化學劑)和C液(化學劑)組成。WSS 注漿材料及漿液配比見表1 所示。

WSS 注漿可以有兩種方式，即:A 液(水玻璃溶液)+C 液(化學劑)注漿和A 液(水玻璃溶液)和B 液(水泥漿+化學劑)，A 液(水玻璃溶液)和C 液(化學劑)混合后凝固時間僅為2～3 秒時間，A 液(水玻璃溶液)和B 液(水泥漿+化學劑)混合后凝固時間為12 秒左右。

當注漿加固鉆孔內(nèi)返水量較大時，可通過先注入A 液和C 液進行止水堵漏，但是A 液和C 液凝固后的強度不夠高，止水堵漏完成后可通過注入A 液和B 液進行補充加固，當?shù)貙拥刭|(zhì)條件較好時，可只注入A液和B 液，同樣可以達到很好的注漿效果。

表5-1 WSS 注漿材料及漿液配比表

5.3 注漿工藝流程

WSS 工法注漿主要施工流程為:定孔位→鉆機就位→成孔→提升鉆具并注漿，注漿工藝流程見附圖5 -4。

(1)定孔位。根據(jù)設(shè)計要求，測量人員對WSS 注漿孔位進行放樣。

(2)鉆機就位。對準孔位，根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整鉆桿角度，要求孔位偏差為±2cm，入射角度偏差不大于1°，鉆機就位后，不得移動。

(3)成孔。鉆機就位后，慢速鉆孔，了解地層對鉆機的影響，以確定地層鉆進參數(shù)。鉆孔時密切關(guān)注鉆進尺寸，注意鉆孔漏水情況，出現(xiàn)異常情況立即停機，查找及分析原因，必要時采取注漿封堵涌水。鉆孔鉆至設(shè)計深度后，對孔口進行封堵，防止注漿時孔口返漿。

圖5-4 注漿工藝流程圖

(4)注漿。WSS 采取分段注漿，每步注漿長度以20cm 為宜，注漿過程中嚴格控制注漿壓力，注漿壓力達到設(shè)計終壓后，勻速回抽進行下一段注漿，注漿終壓為0.3MPa。WSS 注漿見附圖5 -4。

圖5-4 注漿工藝示意圖

(5)鉆孔和注漿順序由外向內(nèi)，同一圈孔間隙隔施工。

5.4 注漿注意事項

(1)密切觀察鉆進尺度及溢水出水情況，出現(xiàn)涌水時，立即停鉆，先行注漿止水，再分析原因。確認止水效果后，方可繼續(xù)鉆孔。

(2)注漿加固前采用臨時型鋼支撐對聯(lián)絡(luò)通道前后各10 環(huán)管片支撐加固，注漿過程中嚴格控制注漿終壓(0.3MPa)，防止注漿壓力過大對成型管片結(jié)構(gòu)造成影響，加固過程中需安排專人巡查。

(3)嚴格按照施工設(shè)計圖布孔并進行復核，鉆頭點位誤差≤20mm，鉆桿角度誤差≤1 度，特別是斜孔加固鉆孔過程中密切注意鉆桿角度偏差，及時糾正，確保斜孔加固效果。

(4)聯(lián)絡(luò)通道及泵房加固分兩次加固，兩次加固接縫處必須搭接至少0.5m，確保接縫處加固效果。

5.5 注漿加固效果

金北盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道通過WSS 工法注漿有效解決了聯(lián)絡(luò)通道涌水涌砂的問題，在后續(xù)二次開挖過程中未出現(xiàn)任何漏水情況。WSS注漿加固效果見附圖5 -5。

圖5-5 注漿加固效果圖

6 監(jiān)控量測

為確保WSS 注漿不對周邊建筑、地面交通以及成型管片造成影響，加固過程中要做好監(jiān)測，主要監(jiān)測內(nèi)容包括有:地面沉降、建(構(gòu))筑物監(jiān)測、隧道管片監(jiān)測、聯(lián)絡(luò)通道監(jiān)測等。

6.1 地面沉降、建(構(gòu))筑物監(jiān)測

在聯(lián)絡(luò)通道附近20m 范圍內(nèi)，對地表沉降、周邊建(構(gòu))筑物進行沉降監(jiān)測，聯(lián)絡(luò)通道中心線的地面隆起和沉降量應(yīng)控制在+10～-30mm 以內(nèi)。

(1)地面沉降:在聯(lián)絡(luò)通道軸線上，沿中心線每5m 布置一沉降監(jiān)測點，每10m 設(shè)一監(jiān)測斷面，監(jiān)測斷面以通道軸線為中心向兩側(cè)2m、4m、7m、11m、15m、20m 各布置一沉降監(jiān)測點。

(2)周邊建(構(gòu))筑物:在距離聯(lián)絡(luò)通道20m 范圍內(nèi)的建筑物上布點，每棟建筑物布點數(shù)不少于3 個。

沉降監(jiān)測頻率在注漿期間每天監(jiān)測1 次，遇特殊情況應(yīng)適當增加監(jiān)測次數(shù)。地表沉降日變量報警值±3mm。

6.2 隧道管片監(jiān)測

對聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)各20m 范圍內(nèi)，隧道內(nèi)的水平及垂直方向的收斂變形、沉降變形、防水滲漏進行監(jiān)測。收斂變形和沉降變形測點每1 環(huán)布設(shè)，監(jiān)測頻率在注漿期間每天監(jiān)測1 次，遇特殊情況應(yīng)適當增加監(jiān)測次數(shù)。隧道內(nèi)沉降監(jiān)測日變量報警值± 3mm、累計變量報警值±10mm。

6.3 聯(lián)絡(luò)通道監(jiān)測

聯(lián)絡(luò)通道在開挖、初襯噴射混凝土和二襯時進行洞內(nèi)拱頂下沉、收斂變形、底部隆起監(jiān)測。共設(shè)3 個斷面，聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)均勻?qū)ΨQ布設(shè)，監(jiān)測頻率從開挖到二襯澆筑完成1 次/天，之后2 天一次，直到數(shù)據(jù)收斂。隧道內(nèi)沉降監(jiān)測日變量報警值±3mm、累計變量報警值±10mm。

7 結(jié)束語

WSS 注漿技術(shù)不僅適用于軟弱地層和不良地質(zhì)條件下復雜土層的注漿工程，在處理一些緊急涌水、涌沙的搶險工程更顯示其快速凝結(jié)以及適用各種環(huán)境便于操作的優(yōu)越性。尤其對其它地基處理方法解決不了的高難度工程更顯示了極大的優(yōu)越性，隨著地鐵建設(shè)事業(yè)的進一步發(fā)展，WSS 注漿技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用，本文通過對已出現(xiàn)涌水涌砂聯(lián)絡(luò)通道進行WSS 工法補充加固的闡述，并確保聯(lián)絡(luò)通道開挖安全的成功案例，為昆明地區(qū)在土體加固方面提供有價值可參考資料。

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