径向注浆止水技术在软弱富水围岩浅埋隧道中的应用

宋华君

（中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛266001）

0 引言

青岛市城市轨道交通工程建设正在飞速发展，全市规划形成轨道交通线19条线路，全长814.5公里。其中市域构建以“一环四线”为基本形态框架的轨道交通快线网络，由9条线路组成，全长460.8公里。中心城区构建三城三网、网间互联的轨道交通网络，由10条线路组成， 全长353.7公里。2020年规划建设 M1、M2、M3、M4一期、M6一期、M7 一期、M8、R1 一期、R2、R3 共 10条轨道线路，约 420.6 公里。在建线路有M2、M3地铁线和R1轻轨线。

由于青岛地区地下水丰富，隧道涌水和结构变形是在软弱富水地层中进行浅埋暗挖法的施工难点。为了解决隧道涌水及涌水引起的初支结构变形的问题，在五四广场站～江西路站区间隧道施工中反复研究和总结实践经验，得出了控制隧道涌水的关键施工技术。

1 工程概况

五四广场站至江西路站区间隧道位于青岛市香港中路与南京路下方，毗邻青岛市著名的五四广场和青岛市政府办公大楼。区间隧道左右线长度分别为1269.6m和1298.4m。地势起伏较大，埋深约8.0～27.0m，地面交通繁忙，人流、车流量大，地下管线种类繁多，周围建筑物密集。隧道地质和水文地质条件较差，处于软岩富水地层。

区间范围内第四系上部土层为人工填土层、冲洪积土层粉质粘土、砂粘性土，基岩为燕山期花岗岩。人工填土层分布广泛，主要为杂土层和素土层，对区间隧道施工有一定影响。冲洪积土层粉质粘土分布不均匀，砂层零星分布，对区间隧道施工有一定影响。围岩等级为Ⅳ级。地下水类型按赋存方式主要为：第四系松散层孔隙水（潜水、微承压水）和基岩裂隙水。富水地层隧道开挖后，大量地下水会渗入隧道，导致围岩失水固结，地表下沉，对地表路面交通以及周围建筑物带来极大的危害。另外，地下水渗透对围岩产生软化作用，围岩由硬塑变为软塑状态，甚至变为流塑状态，产生大变形而丧失稳定性[1]。

五江区间隧道为单洞单线马蹄形断面，设计宽度6.2m，高度6.5m。支护参数为：拱部采用L=2.5m，Φ22砂浆锚杆@1m×1m，梅花形布置加固岩体；250mm厚喷射混凝土，格栅拱架@0.5m，双层钢筋网Φ6.5@200×200。二衬采用300mm厚钢筋混凝土衬砌。

2 径向注浆设计

2.1 掌子面围岩以强风化下亚带花岗岩为主，围岩较破碎，地下水呈线状出露。采用径向注浆增强破碎围岩整体性，提高堵水能力，防止失水过大造成地表塌陷及地面管线破坏。

2.2 设计参数

在软弱围岩段，隧道拱顶90°范围内采用径向注浆，采用3.5m长Φ42小导管，间距1m×1.5m，梅花形布置，注浆压力0.5MPa。

2.3 现场照片

3 径向注浆施工方案

3.1 施工工艺流程

径向注浆施工工艺流程如图2：

3.2 施工工艺及技术要求

1）钻孔可采用风动式钻机，具体可根据地层条件及成孔效果选择。钻孔位置满足设计要求，孔口位置偏差不超过5cm，孔底位置偏差不超过孔深的1%。钻孔应清洗干净，并作好钻孔检查记录。

2）注浆管采用L=1m，t=3.5mm无缝钢管。设计采用全孔注浆，可以用铅丝，麻刀或木楔等材料在注浆孔口将间隙堵塞。

3）注浆顺序应由下往上，由水少处到多水处。可利用止浆阀保持孔内压力直至浆液完全凝固。

4）注浆结束条件应根据注浆压力和单孔注浆量两个指标来判断确定。结束条件为：注浆压力达到设计终压；浆液注入量已达到计算值的80%以上。全段结束条件为：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注。注浆结束后必须对注浆效果进行检查，若未达到设计要求，应进行补孔注浆。除在注浆前进行钻孔质量，材料质量检查、注浆后对注浆效果检查外，过程中应密切注意注浆压力的变化。

3.3 控制要点

1）径向注浆孔孔口位置准确定位，与设计位置的允许偏差为±5cm偏角应符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏孔底位置偏差应小于30cm；注浆孔终孔直径不小于50mm；

2）注浆前在类似地质条件下的岩层中进行注浆试验，初步掌握浆液充填率，注浆量、浆液配合完凝胶时间，浆液扩散半径，注浆终压等指标；

3）径向注浆材料宜先用耐久性好、强度高以及无收缩性和无污染的水泥基材料，并尽量采用高浓度浆液；

4）钻孔和注浆顺序应由下向上，由水少处到多水处，隔孔跳排钻注；孔口封堵良好；

5）径向注浆作业采用全孔一次性注浆方式进行，应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断，对于因制止串浆冒浆等而有意中断，应先将钻孔清理至原深度以后再行复注；

6）钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，进行注浆，扫孔后再行钻进；7）注浆时如遇窜浆或跑浆，采用间隔一孔或几孔注浆方式；

8）注浆中，注浆量和注浆压力是两个关键参数。一般规律是：初始阶段压力较低，注入量增大；正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但总的比较平稳；压密注满阶段注入量迅速递减而压力迅速升高；在注浆中根据设计注浆量和压力按照上述规律进行控制；

4 处理效果

注浆前初支表面存在线状水流，注浆完成后线状水流明显消失，很好地控制初支表面渗水。注浆管后效果见图3。

5 结论

隧道径向注浆止水技术在五江区间隧道反复施工实践，得到了以下结论：径向注浆技术施工原理简单，操作方便，施工安全、快捷，易于推广；采用径向注浆止水技术可以很好地控制初支表面渗水量，同时可以加固隧道周围岩体、提高围岩抗变形性能，保证隧道初支变形稳定。实践证明，在浅埋隧道穿越软弱围岩富水段，采用径向注浆止水技术是可行的，与超前注浆技术相比，具有明显的经济效益和社会效益，值得推广使用。

［1］王梦恕．浅埋暗挖法设计施工问题新探[J]．地下空间,1992,12(4)：289-294．