淺埋暗挖隧道全斷面帷幕注漿施工技術(shù)

1、<p>　　淺埋暗挖隧道全斷面帷幕注漿施工技術(shù)</p><p>　　摘要：本文介紹了淺埋暗挖隧道采用超前全斷面帷幕注漿止水施工技術(shù)減少地層失水對地表植物、建筑物以及管線的影響，并加快隧道施工進(jìn)度的成功經(jīng)驗(yàn)，僅供同行參考。 </p><p>　　Abstract： This paper introduces construction technologies for advance

2、d full-face curtain grouting in shallow tunnels， which can reduce the influence of formation water loss on the surface plants， buildings and pipelines. This successful experiences of tunnel construction schedule are anal

3、yzed just for peer reference. </p><p>　　關(guān)鍵詞：淺埋暗挖；帷幕注漿；隧道 </p><p>　　Key words： shallow excavation；curtain grouting；tunnel </p><p>　　中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）19-0160-0

4、3 </p><p><b>　　0 前言 </b></p><p>　　淺埋暗挖隧道施工滲水以地表示為主，淺埋隧道土體工程性差，含水率高，開挖時(shí)土體無自穩(wěn)能力，土體通過滲水浸泡可形成流沙、涌泥等危險(xiǎn)。隧道開挖時(shí)超挖較大，封閉不密實(shí)，造成隧道初支背后空洞加之地層失水從而引起地表塌陷等工程事故。尤其是城市地下工程為減少地層失水對地表植物、建筑物以及管線的影響，在設(shè)計(jì)方向

5、已明確規(guī)定不允許排水。針對以上難題城市地下工程可通過帷幕注漿施工止水，以改善土體性質(zhì)，加固地層提高土體自穩(wěn)性能和抗壓強(qiáng)度，并起到加快施工進(jìn)度的效果。 </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　莞惠城際鐵路GZH-6標(biāo)暗挖區(qū)間隧道設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程DK33+022.303，終點(diǎn)里程DK33+835.447。本隧道為Ⅵ級(jí)圍巖，隧道拱頂埋深為8～1

6、0m，勘測期間地下水水位埋深1.30～9.0m，隧道開挖掌子面巖層分層明顯，依次為素填土層、淤泥層、流沙層、全風(fēng)化混合片麻巖層、強(qiáng)風(fēng)化混合片麻巖層。線路穿越城市主干道、廢舊魚塘等，道路周圍地下管線密集，種類繁多，道路處于兩鎮(zhèn)交界處，車流量較大，為減少地層失水對地表影響，隧道以堵為主，不設(shè)計(jì)排水。隧道設(shè)計(jì)全斷面帷幕注漿止水，注漿材料為水泥―水玻璃雙液漿。 </p><p>　　2 施工重點(diǎn)與難點(diǎn) </p>

7、;<p><b>　　2.1 施工重點(diǎn) </b></p><p>　　隧道內(nèi)全斷面帷幕注漿采用水泥-水玻璃雙液漿，控制注漿時(shí)的壓力、漿液凝固時(shí)間、注漿量是注漿施工的重點(diǎn)。 </p><p><b>　　2.2 施工難點(diǎn) </b></p><p>　　隧道掌子面巖層復(fù)雜多變，依次為素填土層、淤泥層、流沙層、全風(fēng)

8、化混合片麻巖層，其中粘土層與沙層分層明顯，且地下水豐富，沙層涌水量較大，選用的注漿方式、漿液配比、注漿壓力等均不相同，合理選用適合地層的注漿方案是帷幕注漿成敗的關(guān)鍵也是施工的難點(diǎn)。 </p><p>　　3 全斷面帷幕注漿施工準(zhǔn)備 </p><p>　　3.1 隧道掌子面封閉施工 </p><p>　　隧道開挖施工前必須封閉掌子面首先進(jìn)行全斷面帷幕注漿止水施工，封閉

9、掌子面封閉方式采用鋼筋網(wǎng)片+錨管+橫（縱）壓筋+C20噴射混凝土，施工時(shí)在掌子面上打入3.0m的？準(zhǔn)42.5mm鋼管，梅花型布置，間距2.0m，打入角度為掌子面斜下45°，錨管外露25cm，布置圖見圖1。 </p><p>　　在錨管上方安放單層鋼筋網(wǎng)片與鋼管焊接，鋼筋網(wǎng)片規(guī)格采用Ф8mm鋼筋，網(wǎng)格150mm×150mm，網(wǎng)片之間搭接1個(gè)網(wǎng)格，網(wǎng)片與網(wǎng)片之間使用電焊焊接，網(wǎng)片與圍巖留置40mm

10、厚保護(hù)層。網(wǎng)片安裝完畢后設(shè)置橫向和縱向壓筋，橫向壓筋每隔2m設(shè)置，縱向每隔2.0m設(shè)置，布置圖見圖1。 </p><p>　　壓筋采用Ф22鋼筋，所有壓筋必須與打入的錨管進(jìn)行焊接后方可噴射C20混凝土，混凝土噴射厚度為200mm厚。待掌子面混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行超前隧道全斷面注漿施工。 </p><p>　　3.2 全斷面帷幕注漿孔位標(biāo)示 </p><p>　

11、　封閉掌子面完成后測量人員按照圖紙文件放樣孔位，全斷面共計(jì)77孔位，放樣圖見圖2。 </p><p>　　4 全斷面帷幕注漿施工施工技術(shù) </p><p>　　莞惠城際鐵路GZH-6標(biāo)暗挖區(qū)間隧道以水泥-水玻璃雙為液漿進(jìn)行注漿加固，注漿就是在一定的壓力下，將可凝固的液體壓入地層和結(jié)構(gòu)物空隙內(nèi)，填充凝固，從而達(dá)到改良地層和結(jié)構(gòu)物性能，起到加固、止水的目的。漿液注入土體中，一般先是滲透，當(dāng)通道

12、被阻，漿液滲透困難，即對周圍地層進(jìn)行壓密，當(dāng)壓力繼續(xù)升高，在土體中產(chǎn)生劈裂現(xiàn)象，漿液順裂縫進(jìn)一步擴(kuò)散。在漿液滲透、壓密、劈裂的作用下起到了提高土體完整性和強(qiáng)度以及降低地層滲透系數(shù)和含水率的作用。因本隧道的注漿布孔方式使各孔中注漿體相互搭接以形成一道類似帷幕的防滲墻，以此截?cái)嗨?，從而達(dá)到防滲堵漏的目的，因此稱這樣的注漿方式為帷幕注漿。注漿加固范圍為隧道開挖掌子面及隧道一下斷面開挖輪廓線外3.0m范圍，注漿沿隧道掘進(jìn)方向每10m一循環(huán)段，

13、一個(gè)注漿段完成后留1.0m作為下一循環(huán)的止?jié){巖盤。施工時(shí)多功能鉆機(jī)攜帶雙液漿鉆桿采用二重管雙液漿注漿法一次性完成成孔、注漿。 </p><p><b>　　4.1 成孔施工 </b></p><p>　　①安裝孔口管。施工準(zhǔn)備工作完成后安裝成孔導(dǎo)向管及孔口管，其規(guī)格為直徑108mm，壁厚6mm，長度1.5m的無縫鋼管，采用鉆機(jī)按照設(shè)計(jì)位置及外插角鉆直徑110mm，深度

14、1.5m的孔，將孔口管按插到鉆好的孔內(nèi)，端頭預(yù)留10cm，安裝到位后采用錨固劑填塞密實(shí)管與孔之間的空隙，外側(cè)采用M20砂漿封堵空隙，使孔口管固定牢固。 </p><p>　?、阢@機(jī)就位。多功能鉆機(jī)開至臨近掌子面，通過液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)鉆機(jī)高度計(jì)角度，確保鉆機(jī)鉆桿軸線與孔位軸線相吻合。 </p><p>　?、坫@孔施工。鉆孔由高位孔向低位孔進(jìn)行，為防止穿孔跑漿每成孔完成一孔立刻注漿一孔。鉆孔直徑不

15、小于91mm，注漿孔由工作面向開挖方向呈輻射狀布置，第一環(huán)孔外插15°施工，第二環(huán)孔外插13°施工，第三環(huán)孔外插11°施工，第四環(huán)孔外插9°施工，第五環(huán)孔外插5°施工，第六環(huán)孔沿隧道開挖方向施工，每循環(huán)共設(shè)置77個(gè)注漿孔，孔深約11.3m。全斷面帷幕注漿縱斷面圖見圖3。 　　鉆進(jìn)過程中經(jīng)常用測斜儀測定其位置，并根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的狀態(tài)判斷成孔質(zhì)量，及時(shí)處理鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的事故。成孔施工誤差見

16、表1。 </p><p><b>　　4.2 注漿施工 </b></p><p>　?、賶核畬?shí)驗(yàn)。單孔完成后開啟注漿泵壓水實(shí)驗(yàn)，確保注漿管路通常。 </p><p>　?、跐{液調(diào)配。注漿材料采用R42.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃的水玻璃濃度35Be’；模數(shù)2.6～2.8；水泥漿水灰比：1：1配制，注漿時(shí)使用二重管雙液漿注漿法將水泥漿與水玻璃液按照

17、1：0.6體積比在注漿管端頭混合后壓入地層。 </p><p>　?、蹪{液壓注。因本隧道掌子圍巖復(fù)雜多變，其中粘土層與沙層分層明顯，兩種土層性質(zhì)相差甚遠(yuǎn)，注漿不能使用單一的注漿方案。同一掌子面不同孔位根據(jù)圍巖將采取不同的注漿方案。隧道全斷面帷幕注漿范圍見圖4。 </p><p>　　1）素填土層與全風(fēng)化混合片麻巖層注漿時(shí)采用KBY-50/70（雙液漿）注漿機(jī)配合鉆機(jī)采用后退式注漿方式注漿，

18、漿液擴(kuò)散半徑1.5m，漿液凝固時(shí)間約15秒，注漿壓力0.5～1.5MPa。注漿時(shí)由孔底開始?jí)鹤?，?dāng)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)1.5MPa并持續(xù)幾分鐘，漿液滿足設(shè)計(jì)注漿量，后退鉆桿繼續(xù)壓注，直至鉆桿退出單孔，方可施工下一孔位。2）針對隧道掌子面的黏土層采用高壓劈裂后退式一次性注漿方法完成單孔注漿。因黏土層其本身滲透系性差、含水率較少，只需要通過注漿對地層擠密就可以提高土體完整性和強(qiáng)度以及降低地層滲透系數(shù)和含水率的作用。注漿時(shí)漿液凝固時(shí)間調(diào)小至10～15

19、秒，注漿壓力至1.8～2.0MPa并持續(xù)幾分鐘，漿液滿足設(shè)計(jì)注漿量，后退鉆桿方式繼續(xù)壓注，直至鉆桿退出單孔，完成本孔注漿。漿液在高壓的作用下在土體中產(chǎn)生劈裂現(xiàn)象，漿液順裂縫進(jìn)一步擴(kuò)散并將黏土擠壓密實(shí)以達(dá)到止水目的。3）沙層滲透系數(shù)較大，滲水量較大，劈裂擠密的方式止水效果不明顯，需注漿真正形成混凝土帷幕將水?dāng)r截在開挖輪廓線以外。針對沙土層采用低壓滲透往復(fù)注漿方法完成單孔注漿。注漿時(shí)漿液凝固時(shí)間調(diào)大至15～20秒，成孔后開始從孔底壓注，每次

20、壓力至1.0</p><p>　?、苄Ч麢z查。注漿完成后檢查單孔涌水量不大0.2L/min，且隧道涌水量小于1m3/（d?m），達(dá)到開挖要求。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語 </b></p><p>　　本工程采用雙液漿作為帷幕注漿材料有效的控制了隧道內(nèi)的滲水，進(jìn)而有效的控制了地層因失水而產(chǎn)生的沉降，同時(shí)也加快了隧道開挖的進(jìn)度。目前

21、隧道全斷面帷幕注漿止水施工中比較成熟的技術(shù)，采用水泥水玻璃作為注漿材料克服了注水泥單液漿由于凝結(jié)時(shí)間過長，從而易形成泌水通道的缺點(diǎn)。同時(shí)造價(jià)又比較理想，適用范圍廣，施工操作簡單注漿材料對環(huán)境及地下水無污染。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]劉建國.富水復(fù)雜地質(zhì)淺埋暗挖隧道修建技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2012，5.