常東明 華成龍
摘 要:青島地鐵項目施工的井嘉區(qū)間正線區(qū)段初支滲漏水情況嚴重,滲漏水基本來源于基巖裂隙水,對二襯施工條件和二襯施工質(zhì)量造成嚴重影響,為了徹底解決初支滲漏水問題,采取全斷面系統(tǒng)注漿施工技術(shù)進行堵水作業(yè)。施工中根據(jù)隧道開挖方向地質(zhì)層特性,不斷修正全斷面系統(tǒng)注漿參數(shù),最終達到了分區(qū)分段注漿止水的效果。
關(guān)鍵詞:滲漏水;施工質(zhì)量;系統(tǒng)注漿;方案優(yōu)化
1 工程概況
1.1 工程位置及周邊環(huán)境
青島地鐵R3線井嘉區(qū)間3#豎井位于漓江西路南側(cè)唐島灣濱海公園停車場內(nèi),豎井南側(cè)距離海邊約78m,北側(cè)約80m為石油大學,東側(cè)及西側(cè)為唐島灣公園停車場及綠地,3#豎井正線區(qū)間隧道與唐島灣海岸線的最小平面距離約17.17m。
1.2 地質(zhì)條件
區(qū)間正線隧道上覆為第四系人工填土、粉細砂、粉質(zhì)黏土、中、粗砂及含黏性土礫砂,厚6.6m~18.6m,下伏燕山晚期花崗斑巖、閃長巖及白堊系角礫凝灰?guī)r。本區(qū)間揭露的中風化帶呈碎裂狀~塊狀,多個結(jié)構(gòu)面見構(gòu)造蝕變現(xiàn)象。隧道洞身主要位于基巖中~微風化帶,圍巖等級Ⅲ~Ⅴ級。地下水類型主要為基巖裂隙水,強~微風化巖在天然狀態(tài)下含水量不大,抽水試驗反映其滲透性相對較差,但實際工程實例表明,此類地層的基巖裂隙水在基坑開挖后一旦形成通道,地下水通道會很快疏通,水量明顯增大,洞室開挖過程中,常形成點狀或線狀涌水,根據(jù)現(xiàn)場水量測定日均排水達5000m3。
1.3 水文條件
對滲漏水進行氯離子含量檢測,結(jié)果表明滲漏水的氯離子含量為11406~13825ppm,較接近海水的氯離子含量(19000ppm),說明隧道的地下水與唐島灣海水之間存在較強的水力聯(lián)系,基巖裂隙水可能通過破碎帶與海水聯(lián)通。3#豎井施工正線隧道埋深為30m左右,破碎帶的側(cè)土壓力和水壓力總計可超過350kPa,厚度較小的巖壁將在土水壓力作用下發(fā)生破壞;另一方面,破碎帶內(nèi)的海水沿節(jié)理裂隙向隧道內(nèi)匯集,導致隧道出現(xiàn)大面積成片滲漏,水有明顯的咸味。
隧道水系與唐島灣相連通,地下水滲漏嚴重,若不進行注漿堵水作業(yè),初支將無法滿足二襯施工條件,且海水將增大對二襯鋼筋及混凝土的壓力,加快對二襯混凝土及鋼筋的腐蝕,影響二襯施工質(zhì)量,所以系統(tǒng)注漿止水迫在眉睫。
2 地下水處理原則及防水基面處理標準
為防止地下水由于地鐵施工出現(xiàn)流失進而影響到周邊環(huán)境,隧道在開挖過程中對于產(chǎn)生的地下水處理原則為“堵排結(jié)合、限量排放”,確保在采取少量堵水、抽水措施后使工作面的水不影響正洞的掘進。在隧道二襯結(jié)構(gòu)施工前,以堵為主,二襯施工時允許少量的水排放。青島地鐵井嘉暗挖區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)防水等級為二級,采用全包防水,要求頂部不允許滴漏,其它不允許漏水,結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬。
3 系統(tǒng)注漿方案和系統(tǒng)注漿施工
3.1 系統(tǒng)注漿方案
3#豎井正線區(qū)段圍巖裂隙較發(fā)育,地下水與海水相聯(lián)通,初支面存在大量滲漏水現(xiàn)象,影響二襯施工進展。且3#豎井為R3線A級節(jié)點工期,二襯施工進度將影響整個R3線竣工工期,為確保二襯施工工期滿足節(jié)點工期要求,針對原有設(shè)計區(qū)域徑向注漿方案進行優(yōu)化,采用全斷面系統(tǒng)注漿方案進行初支堵漏工作。
系統(tǒng)注漿:在隧道同一斷面布置6個注漿孔(如圖),縱向間距3.0m,深度為3.5m,安裝φ42注漿小導管,進行全斷面多孔同時注漿作業(yè);根據(jù)設(shè)計要求,注漿終壓為1.0MPa。
為了應(yīng)對現(xiàn)場工期緊,且防止?jié){液向未注漿的鉆孔串漿,同時提高打孔效率,將在需要注漿區(qū)域內(nèi)設(shè)置4個工作斷面,施工順序依次為斷面1、斷面2、斷面3、斷面4。
隧道系統(tǒng)注漿采用雙液漿和單液漿,雙液漿為A液和B液的等體積混合,A液為水灰比為1:1的水泥漿;B液為等體積水玻璃和水混合的水玻璃液;單液漿為水灰比為1:1的普通硅酸鹽水泥、超細水泥或硫鋁酸鹽水泥。
3.2 系統(tǒng)注漿施工
(1)施工準備:注漿攪拌桶設(shè)在井上區(qū)域,散裝水泥直接加入一級攪拌桶內(nèi),攪拌均勻后注入二級攪拌桶;二級攪拌桶進行二次攪拌,完成后通過預(yù)先設(shè)置的注漿管路,流至注漿平臺攪拌桶。
(2)注漿布孔:間距3.0m打眼,每環(huán)布設(shè)6個注漿孔,深度為3.5m,并對注漿孔進行編號。根據(jù)現(xiàn)場考慮避讓拱架、尋找裂隙等局部加密,可適當調(diào)整孔位。采用手持YT-28風鉆進行鉆孔,鉆孔直徑為50mm,鉆孔深度為3.5m,成孔后,使用測量尺對成孔深度進行核驗,并進行鉆孔電視查看內(nèi)部裂隙發(fā)育情況。鉆孔時,嚴格做好鉆孔記錄:注漿孔名稱、鉆孔進尺、起始時間、巖石的裂隙發(fā)育程度、出水位置、出水量。
(3)送管:鉆孔完成后,使用棉紗包裹注漿管,并在棉紗表面涂抹聚氨酯(主要進行注漿管和注漿孔空隙封堵作用)。注漿管采用3.5m直徑為42mm的鋼花管,管口焊有固定接口。
(4)漿液配制:現(xiàn)場采用的水泥-水玻璃雙液漿進行預(yù)封孔,根據(jù)現(xiàn)場注漿實際情況,出現(xiàn)輕微跑漿情況,在水泥漿內(nèi)參入一定量的鋸末,繼續(xù)注漿,對集中跑漿點及時采用聚氨酯封堵,減少漿液浪費,然后采用硫鋁酸鹽水泥單液漿進行堵水注漿(見表1、表2)。
(5)清水試驗:用清水對注漿機、漿液輸送管路系統(tǒng)、注漿管系統(tǒng)進行檢查和做耐壓試驗。 并向注漿孔內(nèi)注入清水,進行通孔作業(yè),當注漿管產(chǎn)生壓力時即停止清孔作業(yè)。
(6)注漿:雙液注漿時,將兩根吸漿管分別放入水泥漿桶和水玻璃桶中,檢查各管路連接好后,開動注漿泵。待雙液漿充盈孔口后,停滯5min~10min,然后進行加壓注漿,保持1MPa壓力10min,結(jié)束雙液注漿。
普通硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥單液注漿時,將吸漿管放入單液水泥儲漿池,檢查各管路連接好后,打開注漿泵,然后緩慢的加壓,增加注漿量,注意壓力的變化,發(fā)現(xiàn)跑漿部位時,及時用聚氨酯進行封堵跑漿口,并加入鋸末,然后開始注入雙液漿。待雙液漿到達跑漿部位時,停滯5min~10min,繼續(xù)注漿。單液漿注漿初壓為0.5MPa,終壓為1.0MPa,達到終壓時,保持5min~10min。
(7)封管:注漿結(jié)束后,打開泄壓閥,無壓力后卸開注漿管,并迅速用木塞將管口堵塞,減少回漿量,并用清洗疏通注漿管。解開注漿管時,小心注漿管內(nèi)漿液帶壓噴出,射在人的面部,造成傷人事故。
(8)重復注漿:注漿完成后,對存在較小滲水附近注漿孔進行打設(shè)1.5m注漿孔,環(huán)向6個,間距為3m,重復注漿,直至初支基面無滲水情況為止。
4 注漿效果
注漿后,采用直接觀察法、物理力學指標測試法、滲水量監(jiān)測法對注漿止水效果進行了檢驗,證明注漿效果良好,上覆第四系軟弱土層強度和抗變形能力顯著改善,隧道總滲水量顯著降低。通過系統(tǒng)注漿技術(shù)對正線初支滲漏水進行治理,基本達到了初支基面表面無明顯滲漏水,并有效地保證了二襯施工質(zhì)量。
5 結(jié)論
通過對系統(tǒng)注漿施工技術(shù)的觀察和分析,結(jié)合現(xiàn)場實際施工經(jīng)驗,得出以下結(jié)論:
(1)鉆孔過程中應(yīng)通過前期設(shè)置一排或二排鉆孔,結(jié)合前期地質(zhì)素描及地質(zhì)預(yù)報資料判斷裂隙走向,調(diào)整鉆孔角度。
(2)注漿過程中應(yīng)加強檢查,對其他區(qū)域發(fā)生的串漿、漏氣等情況及時處理封堵,增強堵漏效果。
(3)注漿過程中要及時調(diào)整雙液漿水泥和水玻璃配比,漿液流失達到最小,注漿效果達到最佳。