富水砂層地鐵聯(lián)絡(luò)通道泵房注漿加固施工技術(shù)

王喆

摘要：沈陽地鐵九號線皇-北區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道泵房地質(zhì)條件較為復(fù)雜，位于礫砂與粉質(zhì)粘土層交界位置，地下水位較低但含水層水量充沛。該聯(lián)絡(luò)通道緊鄰公路框構(gòu)橋及城市主干道，地面環(huán)境保護(hù)要求高，經(jīng)多種方案比選，聯(lián)絡(luò)通道主洞采用水平注漿方式加固，待主洞二襯施工完成后進(jìn)行下部泵房注漿及其他工序施工，泵房采用花管及深孔注漿方式加固，確保土體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1～1.5MPa，土體滲透系數(shù)？燮1.0×10-6cm/s，注漿效果達(dá)到該設(shè)計要求后進(jìn)行開挖施工。該方案在泵房開挖過程中取得較好效果，完成了聯(lián)絡(luò)通道泵房的施工。

Abstract： The geological conditions of the pumping station of the Huang-bei section communication channel of the Shenyang Metro Line 9 are relatively complex. It is located at the junction of the gravel and silty clay layers， and the groundwater level is low but the aquifer is abundant. The communication channel is adjacent to the highway frame bridge and the urban main road， so the ground protection requirements are high. After comparison with various schemes， the main tunnel of the communication channel is reinforced by horizontal grouting. After the second lining of the main tunnel is completed， the lower pump room grouting and other process construction are conducted. The pump house is reinforced with flower tube and deep hole grouting to ensure that the unconfined compressive strength of the soil is 1～1.5MPa， the soil permeability coefficient is ？燮1.0×10-6cm/s， and the excavation construction is carried out after the design requirements of grouting effect are met. The program achieved good results in the pump room excavation process and completed the construction of the communication channel pump room.

關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)通道泵房;花管注漿;深孔注漿;止?jié){墻

Key words： communication channel pumping station;flower tube grouting;deep hole grouting;preventing-grout wall

中圖分類號：U231+.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）11-0129-03

0 ?引言

沈陽地鐵九號線皇-北區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道泵房地質(zhì)條件較為復(fù)雜，位于礫砂與粉質(zhì)粘土層交界位置，地下水位較低但含水層水量充沛。該聯(lián)絡(luò)通道緊鄰公路框構(gòu)橋，地面環(huán)境保護(hù)要求高，聯(lián)絡(luò)通道主洞采用水平注漿方式加固，泵房采用花管及深孔注漿方式加固，確保土體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1～1.5MPa，滲透系數(shù)？燮1.0×10-6cm/s，如何確保注漿效果達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度及土體滲透系數(shù)為本施工重難點，為聯(lián)絡(luò)通道泵房開挖提供必要的前提條件。

1 ?工程概況

沈陽地鐵九號線皇-北區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道及泵房采用暗挖臺階法開挖施工，對應(yīng)區(qū)間里程DK3+150，長度7.76m，埋深17.42m，距公路框構(gòu)橋水平距離10m，垂直距橋底11.42m。

聯(lián)絡(luò)通道主洞開挖高度4.65m，進(jìn)洞加寬段4.1m，標(biāo)準(zhǔn)段3.6m。泵房相對正洞底板加深1.76m，平面尺寸為3.6×5.9m。

2 ?地質(zhì)水文

本工程聯(lián)絡(luò)通道至上而下土層主要位于④-8礫砂層、③-1粉質(zhì)粘土層中，泵房位于礫砂與粉質(zhì)粘土交界位置，經(jīng)工前地質(zhì)探測，泵房位置地質(zhì)為礫砂與粉質(zhì)粘土過渡層，土層質(zhì)地不均勻，局部夾有粉細(xì)砂，詳見圖1。

聯(lián)絡(luò)通道位置地下水類型為孔隙潛水，穩(wěn)定水位埋深為12～14m，土層透水性較好，地下水主要補(bǔ)給來源及方式為渾河側(cè)向補(bǔ)給及大氣降水垂直入滲補(bǔ)給，但在聯(lián)絡(luò)通道施工階段受相鄰車站及周邊房建基坑降水施工影響，穩(wěn)定水位埋深為18～19.5m，較勘察報告顯示水位低約4.5m，但由于開挖聯(lián)絡(luò)通道泵房位置埋深較大，地下量充沛，水壓較大。

3 ?聯(lián)絡(luò)通道及泵房注漿漿液比選

聯(lián)絡(luò)通道注漿漿液選擇必須通過地質(zhì)條件及地下水情況綜合考慮選用哪種注漿材料。本工程通過地勘報告、盾構(gòu)區(qū)間施工、開工前補(bǔ)勘及水位勘測過程中地質(zhì)水文揭露表明，實際情況與勘查報告基本相符，但在礫砂與粉質(zhì)粘土層交界處土層質(zhì)地不均勻，局部夾有粉細(xì)砂。地下水位埋深18～19.5m，根據(jù)該情況聯(lián)絡(luò)通道地質(zhì)水文情況將擬采用三種漿液進(jìn)行比選：①水泥漿;②水泥水玻璃雙液漿;③水玻璃磷酸化學(xué)漿。（表1）

通過三種漿液性能比選及該地層施工經(jīng)驗，針對本工程地層含水情況確定本工程不同部位采用的注漿方式及配合比如表2。

4 ?聯(lián)絡(luò)通道泵房注漿方案

4.1 加固范圍及要求

本工程聯(lián)絡(luò)通道泵房加固采用花管及深孔注漿方式，主要加固范圍為泵房開挖輪廓線以外約1m的土體，目的是在開挖輪廓線以外形成厚度約1m左右的加固體，使土體具有一定強(qiáng)度并滿足抗?jié)B要求，最終滿足泵房開挖施工需要，詳見圖2。

4.2 注漿孔設(shè)計及施工工藝

4.2.1 注漿孔設(shè)計

聯(lián)絡(luò)通道泵房四周采用花管注漿，花管采用Φ32無縫鋼管，鋼管管壁設(shè)置注漿孔，注漿孔范圍為止?jié){墻以下至初支下1m之間，注漿孔間距0.3m?？觾?nèi)注漿采用深孔注漿，注漿范圍為泵房初支以下1m及泵房開挖土體的弱加固，注漿孔間距1m，梅花型布置。詳見圖3。

4.2.2 注漿工藝及施工順序

①止?jié){墻施工：為保證成孔注漿效果及施工安全，在聯(lián)絡(luò)通道正洞二襯施工完成后在泵房開挖土體表面設(shè)置止?jié){墻，止?jié){墻采用0.2m厚C30混凝土內(nèi)配Φ14雙層鋼筋網(wǎng)片，止?jié){墻施工為本工程重點，止?jié){墻質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)注漿施工質(zhì)量。成孔施工需止?jié){墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度85%后可進(jìn)行成孔作業(yè)，鉆機(jī)調(diào)整好角度后直接鉆透止?jié){墻進(jìn)行作業(yè)。

②成孔施工：聯(lián)絡(luò)通道泵房四周為花管注漿，注漿前需先完成注漿孔施工后將花管插打入孔進(jìn)行注漿施工。注漿孔間距0.3m，孔徑5cm，成孔施工順序隔一打一。由于聯(lián)絡(luò)通道主洞二襯施工完成，施工場地狹小，洞內(nèi)凈高僅為2.75m，寬2.5m，較大設(shè)備無法施工，因此工程采用小型坑道鉆機(jī)，可滿足該空間施工需要，鉆機(jī)鉆桿采用組裝式鉆桿，每節(jié)長度1m，考慮外插角等因素成孔深度約4.4m。由于聯(lián)絡(luò)通道位于富水砂層，在成孔過程中應(yīng)同時注入化學(xué)漿液，防止涌水、涌砂。為防止出水量較大情況發(fā)生，在成孔施工前備用5cm直徑單向閥、薄鋼板及膨脹螺栓等，可通過提前在止?jié){墻上安裝單向閥門方式保證施工安全。如果發(fā)生涌水、涌砂可通過閥門直接注入化學(xué)漿液并關(guān)閉閥門控制涌水、涌砂情況。

③花管及施工：聯(lián)絡(luò)通道泵房四周花管設(shè)置為單排，施工順序為隔一打一，由1～18（先奇數(shù)孔后偶數(shù)孔），詳見圖4?；ü荛L度插入開挖面以下1m，外插角15度，詳見圖5?；ü芊譃?節(jié)，每節(jié)1.1m，接頭采用套絲連接。成孔后立即插打入花管，花管與止?jié){墻之間空隙采用硬質(zhì)橡膠圈塞緊，并打入直徑4.8cm鋼套管擠緊，防止在注漿過程中產(chǎn)生漏漿、冒漿等情況發(fā)生。擠緊鋼套管后進(jìn)行注漿施工，漿液采用水泥、水玻璃雙液漿，注漿壓力為1～1.5MPa，特殊情況可根據(jù)注漿壓力及反漿情況及時調(diào)整注漿壓力。

④深孔注漿施工：泵房坑底注漿采用深孔注漿，注漿孔梅花型布置，具體成孔注漿順序按照A～Y字母順序注漿，詳見圖6。間距1m，采用坑道鉆機(jī)垂直鉆入泵房開挖面以下1m，成孔過程采用化學(xué)漿液止水，鉆進(jìn)至設(shè)計標(biāo)高后采用后退式注漿法，注入水泥、水玻璃雙液漿，鉆桿提升速度不得過快，控制壓力0.5～1MPa。根據(jù)工前探孔顯示泵房位置土層局部含有粉細(xì)砂，由于泵房開挖深度較大，為防止土層中粉細(xì)砂在開挖過程中穩(wěn)定性差的情況，在坑底注漿完成后，鉆桿提升至開挖土體過程中仍采用后退式注漿，壓力0.2MPa，將開挖土體中注入少量雙液漿，便于開挖施工中坑內(nèi)砂土具有良好的直立性和穩(wěn)定性。

4.3 注漿效果檢測

在泵房止?jié){墻破除前在開挖輪廓范圍內(nèi)均勻設(shè)置4排檢查孔，每排設(shè)置兩個探孔，均采用取芯機(jī)抽取土體芯樣，通過試驗測得無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得低于1.5MPa，取芯后對探孔進(jìn)行注漿回填，回填注漿采用同樣深孔注漿方式注漿確保無滲漏，通過試驗結(jié)果顯示本次注漿固結(jié)土體強(qiáng)度基本滿足設(shè)計要求，對開挖范圍內(nèi)土體鉆孔觀察，未發(fā)現(xiàn)有滲水情況，具備了下步開挖條件。

5 ?工程施工要點

①施工前應(yīng)做好地質(zhì)情況復(fù)查工作，進(jìn)一步確認(rèn)地質(zhì)、水文情況與勘察提供資料一致程度;②注漿前嚴(yán)格做好注漿材料的試驗工作，確定注漿材料的配合比，施工中根據(jù)實際情況調(diào)整材料用量;③嚴(yán)格按照設(shè)計方案注漿孔的角度及位置施工，確保鉆孔角度無誤，注漿無死角，保證下部開挖過程中無滲漏水情況;④做好止?jié){墻施工質(zhì)量并控制好各孔注漿順序、時間、壓力、注漿量等參數(shù)，以保證漿液擴(kuò)散效果;⑤注漿施工過程中加強(qiáng)對止?jié){墻、聯(lián)絡(luò)通道主洞、區(qū)間正線管片及地面的監(jiān)測，合理控制注漿壓力，注漿速度，防止因壓力過大，速度過快造成對已完結(jié)構(gòu)破壞及地面隆起等情況的發(fā)生。

6 ?結(jié)語

本聯(lián)絡(luò)通道泵房所處地層地質(zhì)條件及地面環(huán)境均較復(fù)雜，地下水豐富。聯(lián)絡(luò)通道泵房開挖面大，開挖深度大，施工難度整體較大，如何做好泵房外圍土體止水工作為本工程重中之重，傳統(tǒng)的區(qū)間對向注漿的方式存在較多死角，對泵房開挖安全帶來隱患，本工程采用花管注漿結(jié)合常規(guī)深孔注漿加固方式不僅有效加固開挖輪廓線以外土體，同時對泵房周圍土體開挖形成新的初期支護(hù)作用，更加強(qiáng)了周圍土體的穩(wěn)定性。本工程在開挖過程中在泵房中下部局部有輕微滲水，經(jīng)過對局部補(bǔ)漿處理順利完成了泵房的開挖工作，采用該方法較凍結(jié)法節(jié)約較大成本。通過本次嘗試，證明在該種地質(zhì)情況下可采用此方法進(jìn)行施工。

參考文獻(xiàn)：

[1]饒楊.淺談深孔注漿技術(shù)在地鐵暗挖隧道施工中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)（引文版），2016（04）.

[2]孔恒.城市地鐵隧道淺埋暗挖法地層預(yù)加固機(jī)理及其應(yīng)用研究[D].北方交通大學(xué)，2003：1-155.

[3]張偉東.廣州地鐵某聯(lián)絡(luò)通道地層水平注漿加固施工技術(shù)[J].廣州建筑，2011，39（5）.