李子剛（北京賽瑞斯國際工程咨詢有限公司， 北京 100070）

0 引 言

北京地鐵16號線豐臺站后三線暗挖區(qū)間，受地面拆遷條件的制約，政府嚴格限制施工降水，不能降水施工，因此，設計采用洞內(nèi)深孔注漿止水的方案。

1 工程概況

1.1 工程及設計概況

1.1.1 區(qū)間工程概況

豐臺站－豐臺站站后三線端頭區(qū)間（含施工堅井）為三個單洞單線斷面，全部采用礦山法施工，兩側為正線，中間為停車線。區(qū)間一期施工范圍采用截水帷幕設計已完成，設計全部采用地下素連續(xù)墻截水帷幕施工方式。區(qū)間隧道結均為馬蹄形標準斷面復合襯砌結構，斷面最大開挖尺寸6.60 m×6.72 m，工法為臺階法。

1.1.2 全斷面深孔注漿設計概況

二期范圍剩余左線全長76 m；右線全長86 m；停車線全長82 m。二期施工范圍內(nèi)地面存在大量建筑未拆遷，且拆遷時間不定，無法施工連續(xù)墻截水帷幕。為保證暗挖區(qū)間的無水作業(yè)，經(jīng)各研討、方案比選，提出將該范圍采取地下全斷面注漿止水措施，取消原設計的地連墻截水帷幕。水位線位于左線、右線下半斷面及停車線全斷面。左線及右線采用半斷面注漿，停車線采用全斷面注漿。注漿加固范圍見圖1、圖2和圖3。注漿材料選用水泥-水玻璃雙液漿。

圖1 隧道停車線全斷面注漿加固范圍

圖2 隧道左、右線半斷面注漿加固范圍

圖3 注漿加固范圍圖

1.2 周邊環(huán)境情況

依據(jù)巖土工程勘察報告及現(xiàn)場勘察，區(qū)間正線隧道上方為部分單層建筑、國鐵行包庫工程、鋼筋加工廠施工用地、無主要道路、無重要地下管線。

1.3 工程地質(zhì)、水文情況

1.3.1 各土層巖性及分布特征概述

各土層巖性及分布特征，如表1所示。

表1 隧道圍巖分級及巖土施工工程分級一覽表

1.3.2 水文地質(zhì)

本建工程沿線地面下約54.0 m深度范圍內(nèi)的松散沉積層中主要分布一層地下水，地下水類型為潛水，含水層主要為砂、卵石層。擬建場區(qū)地下水賦存于較厚層的卵礫石地層中，為單一含水層中賦存的潛水，具有較為穩(wěn)定的潛水面。潛水天然動態(tài)類型屬滲入～徑流型，主要接受大氣降水入滲、地下水側向徑流等方式補給，以地下水側向徑流和人工開采等方式排泄。

根據(jù)工程勘察報告顯示，本工程施工期不利水位標高為24.900 m，與實測相符。地下水位高于區(qū)間停車線結構，位于左線及右線斷面中部。暗挖區(qū)間整體位于卵石④、⑤層中（見圖4）。

圖4 導洞水位情況及注漿加固范圍示意圖

本工程不屬于化學腐蝕環(huán)境、不屬于大氣污染環(huán)境。

1.4 工程重難點分析及對應措施

工程重難點分析及對應措施，如表2所示。

表2 工程重難點分析及對應措施

1.5 施工風險應急措施

制定隧道防坍塌、突泥、突水、搶險救災等應急預案、防控方案。

在施工前，應對加固體的強度及滲透情況進行檢驗，并在施工時對地下水位變化和加固體滲漏情況進行實時監(jiān)控，一旦地下水位發(fā)生變化應立即采取注漿封水、應急疏干等措施以保證施工安全，同時立即會知各方，協(xié)商解決。

在隧道開挖前保證施工完成足夠的應急降水井，保證一旦發(fā)生注漿體失效時，可使地下水位降低至隧道底板以下0.5 m，以保證工程安全。

2 主要施工工藝及技術方案

2.1 施工工藝

2.1.1 停車線注漿施工工藝

根據(jù)設計、地層、圍巖巖性、地下水位、注漿試驗情況等選擇合適的注漿工藝。

停車線施工采用前進式分段注漿。前進式分段注漿是鉆、注交替作業(yè)的一種注漿方式，即在施工中，實施鉆一段、注一段，再鉆一段、再注一段的鉆、注交替方式進行鉆孔注漿施工。每次鉆孔注漿分段長度1.5 m～2 m。止?jié){方式采用孔口管法蘭盤止?jié){。前進式分段注漿施工工藝流程如圖5所示，鉆孔注漿施工模式如圖6所示。

圖5 前進式分段注漿施工工藝流程圖

圖6 前進式分段鉆孔注漿施工模式圖

2.1.2 左、右線注漿工藝

左、右線施工采用后退式注漿方式。分節(jié)鉆孔，每節(jié)長度為2.0 m，兩節(jié)之間采用雙孔專用接頭和專用鉆頭鉆孔。工藝流程及施工模式，如圖7和圖8所示。

圖7 后退式深孔注漿工藝流程圖

2.2 注漿加固方案

2.3 停車線全斷面注漿加固

注漿截水帷幕注漿孔孔位分布在上下兩個半斷面，共11排，其中上半斷面52孔；下半斷面底部共上下兩排，13孔，共65孔。使用φ73 mm鉆桿成孔，帷幕壁厚3 m。

2.4 左、右線半斷面注漿加固

左、右線半斷面注漿加固孔位分布在下半斷面，9排，54孔，使用φ45 mm鉆桿成孔?？孜徊贾脠D參見停車線下半斷面。

3 監(jiān)理質(zhì)量控制要點

3.1 注漿原材料材質(zhì)

要保證原材料具有良好的可注性，同時具有黏結力，有一定強度，具有耐久性和穩(wěn)定性，是耐侵蝕性材料，無毒并對環(huán)境污染小，注漿工藝簡單，操作方便、安全并滿足設計及規(guī)范要求。

3.2 注漿機具

要關注注漿機具的性能及可靠性，保證注漿機具符合設計及環(huán)保要求，檢查合格證、性能并進行試運行。

3.3 注漿配合比及配制

注漿范圍內(nèi)水層較深，且為潛水層，采用流動性強、滲透性強、濃度大、速凝等特征的漿液。A液：水泥漿采用普通硅酸鹽P.O42.5水泥，配合比為水：水泥＝1:0.8；B液：水玻璃采用濃度42Be’，配合比為水玻璃:水＝1:1；C液：速凝劑。A液與B液配比1:1，B液與C液配比為1:1。A液與B液、B液與C液的使用量各占總量的約50%。配制雙液漿漿液凝膠時間為：B液與C液5 s～10 s，A液與B液60 s～90 s。

3.4 注漿壓力及注漿量

注漿壓力和注漿量根據(jù)試驗確定，注漿終壓全斷面注漿為1.0 MPa～1.5 MPa，半斷面注漿為1.5 MPa～2 MPa；漿液擴散半徑為800 mm。檢查計量裝置、壓力表等。

3.5 鉆孔施工

由于地層復雜，鵝卵石大，選擇合適的較大功率的坑道鉆機及履帶式潛孔液壓鉆機，縮短成孔時間。

鉆機定位準確，偏差不大于5 cm。鉆桿角度不得大于1°。鉆孔時密切觀察鉆孔進度，如發(fā)生涌水情況，應立即停止鉆孔先進行注漿止水（0.3 Mpa～1 Mpa），并確認效果后，方可停止注漿向前繼續(xù)鉆孔施工。

每一斷面完成一個循環(huán)，全斷面一次注漿10 m～12 m，開挖進尺9 m：半斷面一次注漿8 m，開挖進尺6 m，保證洞內(nèi)無水作業(yè)。

3.6 注漿施工

注漿按程序施工，注漿次序由兩側對稱向中間進行，自上而下逐孔注漿。每段進漿要準確，注漿壓力一定要嚴格控制，專人操作。當壓力突然上升或從孔壁溢漿，應立即停止注漿，每段注漿量應嚴格按照設計和試驗優(yōu)化值進行，跑漿時，應采取措施確保注漿量滿足設計要求。注漿完成后，應采用措施保證注漿不溢漿、跑漿。

因地質(zhì)問題地層吸不進漿時，應采取選擇合理的注漿終壓，采用高壓注漿泵，調(diào)整注漿材料等措施，特別是地層吸漿量小時，應采取注水泥漿，不應繼續(xù)注雙液漿。

用檢查注漿量檢查注漿效果，因為注漿方法為周邊單排固結注漿，開挖后檢查地層固結厚度，如達不到要求，及時調(diào)整漿液配合比，改善注漿工藝。注漿調(diào)整措施為：（1）冒漿，注漿過程中，由于漿液的進入，引起地層變化，封閉強度較低的地方，可能冒漿，在冒漿處加以堵塞的同時改注B液與C液，停止冒漿時注A液與B液；（2）注漿壓力變化，注漿過程中，如果壓力過低，檢查是否有漏漿或漿液是否通過地下空洞流走，壓力過高檢查管路或混合器是否堵塞，注漿開始壓力較低，隨著圍巖空隙被填充，需要一定壓力劈開裂隙才能繼續(xù)進漿；（3）注漿量調(diào)整，地層的注漿量是否適宜直接影響地層加固及止水效果，采用隔孔注入方式，可避免注漿孔互相影響，使后注孔起到補充先注孔的作用，保證土體漿液擴散均勻。

根據(jù)實際情況，應采取并調(diào)整適合的注漿方式：（1）分區(qū)注漿，根據(jù)注漿試驗段試驗數(shù)據(jù)，確定每區(qū)的注漿材料和注漿參數(shù)；（2）跳孔注漿，跳孔注漿可以有效地逐步實現(xiàn)約束注漿，使?jié){液逐漸達到擠壓密實，促進注漿帷幕的連續(xù)性，并且通過逐步提高注漿壓力，有利于漿液的擴散和提高漿液結石體的密實性；（3）由上游到下游，當存在著較大的水流時，應考慮水流對注漿效果的影響，防止上游注漿時漿液順流而下造成漿液不斷流失；（4）由下層到上層，由于漿液存在重力作用，鉆孔中泥砂也會對下部造成堆積，宜采用由下至上地逐步提升的注漿順序；（5）由外側到內(nèi)側，由外到內(nèi)進行注漿，易將注漿區(qū)域圍住形成注漿區(qū)域的擠密、壓實，有效地實現(xiàn)約束注漿，提高注漿效果；（6）定量-定壓相結合，注漿擴散半徑是一個選取值，不代表漿液在地層中最大的擴散距離，當采取跳孔分序注漿時，對先序孔往往采取定量注漿，對后序孔采取定壓注漿。

3.7 注漿效果檢查

對隧道開挖面觀察其滲透性及長期滲流穩(wěn)定性，宏觀評定注漿加固效果。開挖掌子面應漿液填充飽滿，能自穩(wěn)，無水或少水，且滿足安全要求；徑向注漿、填充注漿后隧道周圍滲漏水明顯減少。

一個循環(huán)注漿結束后，對注漿采取分析法、鉆孔檢查法和無損檢測法等方法對注漿效果作出定量評價，不合格必須進行補充注漿。布孔的重點是地質(zhì)條件不好的地段以及注漿質(zhì)量較差或有疑問的部位。

3.8 止?jié){墻封閉

注漿每一循環(huán)施工時，須在注漿面處設置一道止?jié){墻。止?jié){墻嚴格按照設計圖紙施工，做到“快封閉”。施工時嚴格控制注漿壓力，防止注漿工作面及臺階處出現(xiàn)噴漿現(xiàn)象。止?jié){墻施工強度達到要求方可進行下道工序。

3.9 監(jiān)控量測

在注漿工程實施之前，對一定范圍內(nèi)建（構）筑物、管線布設沉降、洞內(nèi)收斂、拱頂沉降監(jiān)測點。對出現(xiàn)涌水、仰拱隆部位進行隧道加密監(jiān)測。該工程隆起處測點累計變化最大為4 mm，至夾砂層處數(shù)據(jù)變化增大臨近預警值，施工中周邊地表無新增加裂縫及沉陷，隧道拱頂及井壁無裂痕，全程未出現(xiàn)預警，監(jiān)測頻率為1次/1天，風險可控。

鉆孔過程中做好鉆探詳細記錄，包括鉆孔進尺、起止深度、土層性質(zhì)、地下水情況等，注漿堵水防滲注漿過程中應對受注地層連續(xù)監(jiān)測，并觀測地面或鄰近的建(構)筑物的變形情況，嚴格控制變形值?！扒诹繙y”，堅持監(jiān)控量測結果反饋指導施工，信息化施工。對承包商的測量結果進行復核和復測。核對數(shù)據(jù)的真實性和準確性。

4 施工中出現(xiàn)的問題及采取措施

4.1 卵石層成孔困難

成孔鉆進時，卵石強度大，大粒徑卵石密度大，易出現(xiàn)成孔困難、時間長、抱鉆、糊鉆、鉆頭嚴重磨損、斷桿等現(xiàn)象。選擇適合巖層的全斷面硬質(zhì)合金鉆頭、鉆桿沖洗液。

4.2 出現(xiàn)涌水現(xiàn)象

由于地層地質(zhì)變化，停車線開挖至某里程出現(xiàn)夾砂層。即使整體漿脈分布良好，但水壓大，砂層漿液損失率大，致使局部出現(xiàn)漿液分布不均勻，出現(xiàn)孔洞，涌水。立即啟動應急預案，組織人員碼沙袋、做引流，定位打孔，同步封面注漿，采取速凝漿液止水填充。有效止水后，進行補漿。

增加鉆孔，孔數(shù)由65個增至98個，由于打孔時反水反沙量變大，注漿順序相應調(diào)整，判斷水路來源，逐步封堵水頭。

“短開挖”，縮短注漿深度，由12 m減小為9 m，增加加固外擴范圍土體，由外擴3 m增至4 m（依據(jù)實際注漿量反算），開挖6 m。調(diào)整鉆孔角度、外插角，確?？啄┒藬U散漿脈可以形成有效搭接，極大避免了安全隱患的發(fā)生，但每一注漿周期、費用有所增加。

縮小發(fā)散角度，保證漿液咬合，使地層固結為一個整體，把雙控（壓力和注漿量）變?yōu)閱慰兀ㄗ{量滿足壓力要求）。

優(yōu)化漿液比例，增加注漿量，針對砂層加大化學漿、雙液漿用量，化學漿為液態(tài)擴散止水，雙液漿為小顆粒狀填充及增加強度。

卵石層止?jié){墻由預留2 m，改為預留3 m。

4.3 注漿后土體開挖困難

注漿及因滲漏增加孔位加大注漿后，土體強度增高，增大注漿量后開挖困難。采用小型液壓破碎錘，人工風鎬處理邊角。

4.4 注漿過程中臨時仰拱局部隆起

為使壓漿密實，滿足壓力要求，導致下導洞臨時仰拱局部隆起。采取多打孔少注漿，下導洞注漿前在上導洞臨時仰拱上做支撐等措施，最大程度減少仰拱變形。

4.5 夾砂層注漿量增大

隧道開挖過程中遇夾砂層，按實際情況加大設計注漿范圍。本區(qū)間所處的卵石層，具有富水高滲透的特性，3 m的注漿范圍難以保證全斷面止水效果，擴大加固范圍至4 m。根據(jù)注漿量反算，此段夾砂層孔隙率最大達到0.51。

4.6 對施工進度的影響

注漿施工和初支開挖工期長，需要分段一個循環(huán)一個循環(huán)推進，如出現(xiàn)局部滲漏水情況，須采取局部的臨時封端-加強補注漿-再破面開挖措施，對施工進度有一定制約。事先應考慮施工進度的這一影響。

5 結 語

該工程隧道全斷面注漿，最大的優(yōu)勢為采用最為普通水泥-水玻璃雙液漿，材料來源廣泛，工法簡單，工藝成熟，成本低廉。尤其與類似工況其他工程相比止水效果較好，普遍受到好評，取得了成功。

該方法取消地面地開挖、連墻截水帷幕施做、地面征地、建構物動遷等繁雜冗長的程序。節(jié)省導墻、導墻鋼筋、地連墻、地連墻回填砂、三重管高壓旋噴樁施工。經(jīng)成本核算，節(jié)約資金數(shù)百萬元，技術經(jīng)濟及社會效益好。

對于類似工況條件下的隧道開挖，該方法仍不失為一種值得借鑒的工法。