WSS工法注浆技术在地铁施工中的应用

刘守文

（中铁十四局，山东 济南 250002）

1 概述

北京地铁8 号线什刹海站--南锣鼓巷站区间采用盾构法施工，在YDK19+432 处设置联络通道，通道拱顶地质为圆砾卵石层和中粗砂层，通过打孔探测知该处地层含水量极大，且地面对应位置为老四合院古旧民居， 地层变形沉降要求在8mm 之内。 联络通道埋深约14m，盾构区间施工期间对该处地层已有扰动，在盾构贯通后进行联络通道施工风险极大。 为保证联络通道的施工安全以及保证地面房屋不开裂甚至坍塌，拟采用WSS 工法深孔注浆加固地层， 同时为后续其它类似工程取得深孔注浆技术参数。

2 WSS 工法注浆工艺简介

2.1 与传统注浆工艺相比所具有的优点

本工程拟采用二重管无收缩定向旋喷WSS 工法，该工艺与传统注浆技术相比，主要有以下优点：（1）使用电子监控技术和二重管喷射方式，使注入系统设备简单。 （2）可以进行一次、二次切换注浆。 一次是限制注浆，二次是渗透注浆，浆液不会向注浆范围外溢浆，从而有效保护地下环境不被污染。 （3）浆材混合液和注浆的方向性可随时调节， 浆材的凝胶时间可以从瞬结到缓结，在土层改良时可以自由地设定，从粘性土、砂质土到富水砂砾层以及更加复杂的复合地层，土层条件适应性强。 （4）浆液分布较锚杆均匀，能有效地提高土体的整体强度，增强止水效果。（5）二次喷射可以用压力喷射到均匀的土质颗料之间，减少了对周围建筑的影响。 （6）二重管无收缩定向旋喷WSS 工法可应用于盾构工程加固土壤、桥墩基础加固、基坑护坡加固及止水、穿越河床隧道与建筑物下隧道加固及止水等。

2.2 注浆材料

注浆材料分为溶液型（由A 液和B 液组成，简称AB 液）和悬浊液型（由A 液和C 液组成，简称AC 液），前者强度较低但止水效果较好，后者强度较高，施工中采用AB 液和AC 液交互使用。 现场配料时需严格按试验确定的配合比进行浆液配制，并采用经过检定的计量工具。 配比详见表1。

表1 注浆浆液配比表

浆液实际配比可根据地层厚度、渗水量、固结硬化时间等情况进行调整，浆液标准配比见表2。

表2 浆液标准配比表

3 注浆加固施工

3.1 工艺流程

深孔注浆施工工艺流程如图1 所示。

图1 深孔注浆施工工艺流程图

3.2 联络通道注浆

3.2.1 技术参数

图2 注浆孔布置图

联络通道深孔注浆对拱顶范围地质进行加固，其地层主要为圆砾卵石层和中粗砂层，注浆效果要求在拱顶形成保护壳，确保通道的顺利施工。 通道深孔注浆采用WSS 工法A、（B）C 化学浆液，在拱顶开挖轮廓线上下各0.5m 处布设注浆孔各7个（见图2 注浆孔布置图），注浆孔深15m，孔径42mm，采用后退式注浆。 具体技术参数如下：注浆扩散半径R=1100mm；注浆压力为0.8～2.2MPa；入浆率为A、（B）C 双液浆约60%；初凝时间为0.5～2 分钟，为速凝注浆；钻杆回抽幅度约10～20cm。

3.2.2 注浆施工

（1）施工准备

为了提供深孔注浆的作业空间并方便施工，在盾构区间内设1m×1m×0.5m 排水池， 并提前在注浆影响范围对管片进行型钢支撑加固。 注浆孔沿竖井联络通道拱顶开挖轮廓线外0.4 米位置布设，共7 孔，由测量班放样注浆孔位置。 然后使用龙门吊将注浆设备吊入井下， 安装设备并调试， 准备下部分的钻孔注浆。 下部分钻孔注浆结束后，搭设脚手架，把注浆设备移至脚手架上进行上部分的钻孔注浆。

（2）注浆程序

注浆采用后退式注浆，分段长度为1m～2m，通过钻孔。 注A、B 浆液瞬结形成分段止浆墙。 注A、C 液渗透注浆加固前段土体交替循环的方式完成15m 的注浆作业。

1）钻孔。 采用TXU-150D 钻机水平钻孔，钻杆直径42mm，钻孔过程中通过操纵仪控制钻杆角度，水平钻孔15m 深。根据钻孔水情况判断前方地质状况并做记录， 以及时调整钻孔参数并为注浆时浆液配比提供依据。 2）A、B 浆液填充空口管周围空隙并瞬结加固一段土体形成止浆墙，压力在0.8～1.2MPa 之间。 3）注A、C 浆液渗透注浆，加固止浆墙前段土体，注浆压力控制在1.2～2.2MPa。 一段注浆完成后，拔管1m～2m，循环之前注浆步骤直至单孔注浆完成，移至下一孔（具体注浆步序见图3 单孔注浆步序图）。

图3 单孔注浆步序图

（3）注浆设备

WSS 工法深孔注浆机具设备包括水平辐射钻机、搅拌器以及注浆泵等，设备详见表3。

（4）注意事项

1）施工前，必须对联络通道开洞范围两侧2-3 环管片进行加固， 以免注浆破坏既有盾构区间结构；2）认真检查设备和管路， 查看是否渗漏或有其他不正常现象；3）注浆前检查各种管路、管节连接及注浆口密封的牢固性，最好试压，防止喷浆事故发生；4）注浆结束，须先卸压，再放剩余浆液；5）注浆过程中，工人必须规范佩戴劳保用品，如胶皮手套、护目镜等，防止浆液腐蚀皮肤。

表3 注浆设备表

4 加固土体质量检查

在联络通道开挖轮廓外1m 采用钻孔取芯， 对加固土体进行抗压强度试验。

5 联络通道开挖

联络通道开挖严格控制进尺不大于0.5m，分上、下导洞施工，对各导洞采用预留核心土、上下台阶法进行施工。 施工过程中详细记录每步地质情况， 为后续工程深孔注浆施工提供技术参数依据。

6 联络通道监控量测数据分析

图4 联络通道地表特征点与时间关系曲线图

图5 联络通道拱顶沉降特征点与时间关系曲线图

通过采用WSS 工法对联络通道富水砂卵石地质进行改良，暗挖土体的开挖稳固性提高了，沉降也得到了有效的控制。 通过监控两层分析， 联络通道开挖期间地表沉降最大点沉降值为5.9mm，地表沉降趋势如图4 所示。 联络通道拱顶沉降最大点沉降值为3.0mm，拱顶沉降趋势如图5 所示。

7 总结

联络通道WSS 工法深孔注浆施工以及通道开挖过程中对地质的记录分析， 为后续类似暗挖工程深孔注浆施工技术参数的确定提供了科学的依据。 根据地质资料总结，实现合理布设区间正线注浆孔，控制注浆压力、调整浆液配比等，什刹海站--南锣鼓巷站盾构区间联络通道顺利施工， 成为北京地铁8 号线通过一级风险源的成功案例。

WSS 工法深孔注浆工艺具有提高土体抗剪强度、 承载力，止水效果好等优点，该工法在地铁软岩加固、超浅埋暗挖、富水软弱地层施工中是一项较成熟的新型施工工艺， 在地铁施工中已有不少成功案例。

[1]地下工程浅埋暗挖技术通论[M].王梦恕.

[2]隧道工程施工要点集[M].关宝树.