中國(guó)中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司 江蘇 無(wú)錫

正文：

0 引言

隨著我國(guó)地鐵建設(shè)快速發(fā)展，城市地鐵建設(shè)中因線路過(guò)站及自身?yè)Q乘等因素導(dǎo)致地鐵修建過(guò)程中會(huì)不可避免的遇到新建隧道相互交錯(cuò)的問(wèn)題，隧道交叉重疊的情況越來(lái)越多。目前國(guó)內(nèi)外交錯(cuò)重疊隧道以采取盾構(gòu)法施工居多，其中單洞雙層交錯(cuò)重疊隧道施工技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于城市建設(shè)，但對(duì)雙洞雙層隧道施工加固技術(shù)還不成熟，尤其重疊隧道施工穿越富水圓礫地層幾乎沒(méi)有相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

針對(duì)富水圓礫這一特殊地層注漿加固許多學(xué)者做了大量研究，許多研究論述證明了砂卵石地層采用注漿法堵水是切實(shí)可行有效的[1]；陳鐵林[2]等在廈門翔安海底隧道富水砂層中進(jìn)行注漿試驗(yàn)，摸索該條件下的一些注漿規(guī)律，提出注漿量、注漿壓力、注漿速度、擴(kuò)散半徑等注漿參數(shù)，并采用鉆孔取芯和壓水的方法對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)證了富水砂層注漿加固后采用礦山法施工的可行性。朱新華[3]等對(duì)砂、卵石地層的注漿進(jìn)行相關(guān)的研究。另外，許多學(xué)者對(duì)注漿材料、注漿工藝也做了大量研究。

1、工程概況

1.1 隧道工程概況

紅老區(qū)間隧道存在上下重疊隧道，最小間距1.6m，區(qū)間下穿廣深鐵路橋，在橋基進(jìn)行基托換處理前，對(duì)紅老區(qū)間老街站西端頭長(zhǎng)31.5m范圍內(nèi)重疊隧道（左線829～849環(huán)；右線821～841環(huán)），寬為重疊隧道結(jié)構(gòu)外側(cè)4.5m～14.5m，深度為從地表至強(qiáng)風(fēng)化巖層，進(jìn)行了帷幕圍蔽注漿加固。

1.2 工程地質(zhì)

紅老區(qū)間隧道范圍地下巖層主要為素填土、粉質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂、中粗砂、礫砂、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中等風(fēng)化片麻巖、全風(fēng)化花崗巖共7層。詳見(jiàn)地層特性見(jiàn)表1。

表1 地層特性表

1.3 水文地質(zhì)

區(qū)間內(nèi)地下水有2層：第1層地下水為松散土層孔隙水。第2層地下水為基巖裂隙水，主要賦存于巖石強(qiáng)、中等風(fēng)化帶中。

2、富水圓礫地層注漿加固理論

2.1 富水圓礫地層工程特性

富水圓礫地層的滲透孔隙分布不平均，滲透系數(shù)分布同樣不平均；凝結(jié)性能較弱，其顆粒分布范圍廣，承載力比巖石小。富水圓礫地層在注漿施工后與周圍地層形成臨界拱的性能不好，特別容易發(fā)生塌陷。

2.2 注漿加固理論

依據(jù)注漿試驗(yàn)結(jié)果，為保證注漿漿液能夠順利地滲透到地層土顆粒間的基本條件是：

式中，N——注入比；

D10、D15——小于某粒徑的土顆粒質(zhì)量占總的土質(zhì)量的10%、15%所對(duì)應(yīng)的粒徑；

d85、d95——粒狀漿材中小于某粒徑的顆粒質(zhì)量占總的漿材質(zhì)量的85%、95%所對(duì)應(yīng)的粒徑。

3 富水圓礫地層注漿加固分析研究

3.1 重疊隧道注漿加固設(shè)計(jì)

由于盾構(gòu)區(qū)間上下行隧道凈間距小，盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中因地層被擾動(dòng)、荷載增加等原因?qū)ο滦兴淼烙幸欢ǖ挠绊?，另外因上下隧道掘進(jìn)施工對(duì)原始地層進(jìn)行多次擾動(dòng)，地層密實(shí)度受影響。為確保地層的密實(shí)性，避免盾構(gòu)施工出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，重疊隧道盾構(gòu)掘進(jìn)及地層加固按照如下步驟進(jìn)行：

第一步：注漿設(shè)備加工及現(xiàn)場(chǎng)組裝，下行隧道重疊段地層加固（注漿范圍202.5°）。注漿加固按照分區(qū)、對(duì)稱進(jìn)行或間隔1環(huán)“W”形式進(jìn)行。第二步：支撐設(shè)備加工及現(xiàn)場(chǎng)組裝。第三步：重疊隧道盾構(gòu)掘進(jìn)。第四步：上行隧道地層注漿加固（注漿范圍360°）第五步：其余地層加固。

圖1 重疊隧道掘進(jìn)及加固施工工藝流程

3.2 注漿范圍及注漿材料選用

根據(jù)地層條件，采用鉆注一體式的方法對(duì)地層進(jìn)行加固注漿。采取梅花型的方式進(jìn)行交叉鉆孔注漿，區(qū)間上下行隧道凈間距小，加固范圍為管片向外3.5m，采用普通水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行外層封閉止水，然后注入單液水泥漿，最后采用普通水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行封孔注漿。具體漿液配比見(jiàn)表2。

表2 漿液配比

3.3 注漿量與注漿壓力

（1）注漿量

注漿量按照下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，Q——注漿量；

R——漿液擴(kuò)散半徑，m暫定為0.8m；

L——注漿管有效長(zhǎng)度，m；

K——漿液消耗系數(shù)，一般可取1.1～2.0。

經(jīng)計(jì)算，Q=3.6m3～6m3

（2）注漿壓力

注漿壓力大小的確定以漿液能夠順利注入為原則。壓力太小，漿液不易擴(kuò)散；壓力太大，漿液則沿著圓礫石間縫隙擴(kuò)散很遠(yuǎn)，浪費(fèi)材料。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)注漿壓力進(jìn)行控制，注漿壓力控制在0.5～0.8Mpa之間。

3.4 注漿施工過(guò)程的控制措施

注漿過(guò)程中根據(jù)漿液的比重、注漿壓力、漿液配比以及相應(yīng)地層的工程水文地質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的控制。考慮到地層水流較大，將漿液的比重控制在1.5～1.6g/cm3，注漿壓力控制在0.5～0.8Mpa，根據(jù)水壓大小可將注漿壓力控制在1.0Mpa以內(nèi)。采用漿液水灰比采用0.6:1～1:1，雙液漿采用的比列為0.8:1～1:1，根據(jù)地層含水率進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。對(duì)于地層中含水量的大小結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔勘查結(jié)果調(diào)整注漿的方式。

4 注漿效果質(zhì)量檢測(cè)

紅老區(qū)間左線下行隧道共進(jìn)行了三輪注漿，第一輪為掘進(jìn)過(guò)程中的二次壁厚注漿；第二輪為一輪隧道加固注漿；第三輪為二輪隧道補(bǔ)強(qiáng)加固注漿。通過(guò)地層加固注漿，達(dá)到上行隧道安全通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)大量的施工實(shí)踐證明通過(guò)專家論證得出，根據(jù)螺栓孔開(kāi)孔到壁厚70cm有無(wú)滲漏水為參照依據(jù)，可以有效的證明注漿質(zhì)量。

5 結(jié)論

通過(guò)紅老區(qū)間左線下行隧道地層注漿加固施工，分析了在復(fù)雜地層注漿施工的關(guān)鍵工藝，通過(guò)注入雙液漿在外部形成一個(gè)護(hù)壁的止水壁，同時(shí)注入水泥漿加固地層，最后進(jìn)行雙液漿封孔。經(jīng)過(guò)施工檢驗(yàn)后滿足設(shè)計(jì)是施工要求，為此類工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。