暗挖隧道深孔注浆止水技术探究

张宾

摘 要：一直以来，水的治理都是地铁暗挖隧洞施工难点，不仅会影响施工的安全性，并且会对地面建筑结构的安全造成影响。本文对暗挖隧道深孔注浆止水技术进行了探讨。

关键词：暗挖隧道 深孔注浆 止水技术

1.工程介绍

北京地铁八号线中国美术馆站折返线区间采用矿山法施工。因施工范围内无法降水施工，所以采用深孔注浆止水后进行开挖。

2.工程水文地质条件

2.1工程地质

根据地堪资料，施工范围内地层由上而下依次为：房渣土、粉土、细砂-粉砂、粉质粘土、粉砂、中砂-细砂、圆砾-卵石、粉质粘土、粘土、粉土、粉砂-细砂、卵石、中砂和卵石。

2.2水文条件

勘察深度范围内主要揭露了4层地下水，第一层为上层滯水，第二层为潜水，第三层为层间滯水，第四层为承压水。

3.单管后退式注浆工艺

3.1工艺流程

每个孔内每次注浆一个循环约20～30cm，注浆流程：测量定位→钻孔→封口（投套壳料）→注浆作业→注浆压力1.0Mpa→拔钻杆（20～30cm）→下一个注浆循环→结束注浆。

3.2深孔注浆止水加固范围及布孔

根据水文地质勘查隧道拱顶部分为地质为卵石层且为潜水层，隧道中部为薄薄的粉质粘土层，隧道中下部为沙层和卵石层且含承压水，所以方案采取全断面深孔注浆后开挖。注浆范围为拱顶开挖轮廓线外围1.5m，拱角开挖轮廓线外围2.0m。

隧道一环注12m深，开挖10m。隧道标准断面布孔29孔，其中20孔分布在隧道轮廓线上，每孔3个角度（轮廓线向外5°、12°、21°），孔深为6.4m、12.3m、12.1m，孔间距为1.3～1.5m，钻孔量共724m，注浆止水加固土体为958.23。

隧道大断面布73孔，其中30孔分布在隧道轮廓线上，每孔3个角度（5°、12°、21°），孔深为6.4m、12.3m、12.1m，孔排距为1.2m，孔间距为1.32m，钻孔量共1440m，注浆止水加固土体为2410.23。

3.3单管后退式注浆

1）注浆止水加固采用水泥-水玻璃双液浆与化学浆的混合液。

A液：水泥浆采用普通硅酸盐P.O42.5水泥，配合比为水∶水泥=1∶1。

B液：水玻璃采用浓度42Be，稀释成35Be。

C液：速凝剂。（35KG固化剂能配置1方浆液）

注浆时根据现场情况是否冒浆，冒浆采用B液与C液，不冒浆选用A液与B液，其配比均为1：1。

配制双液浆浆液凝胶时间为B液与C液2s～10s，A液与B液30s～90s。注浆时要勤观测注浆压力和流量，发现异常要及时调节浆液种类和浆液凝固时间。

2）注浆压力：本次注浆的终压为0.8～1.0Mpa。

3）注浆量由止水加固土体方量或浆液注浆量来计算，下列公式是一环（12m）加固土体方量与浆液注浆量之间的关系式：

注浆范围：拱顶外2.0m时，

Q=ηαβV；

Q—总土体注浆止水加固注浆量m3；

V—要止水加固的总土体方量m3；

η—地层孔隙率（砂卵石采用0.4）；

α—浆液在地层中的有效充填系数0.7～0.9；（本方案取0.8）

β—浆液损耗量，取1.0～1.2，（本方案取1.2）

L—注浆长度m。

标准隧道一环注浆量=注浆土体×孔隙率×损失率×填充率

=958.2×0.4×1.2×0.8

=368.0m3

大断面隧道一环注浆量=注浆土体×孔隙率×损失率×填充率

=2410.2×0.4×1.2×0.8

=925.5m3

4）深孔注浆前要在上台阶核心土外设置止浆墙，墙厚300mm，采用C20喷射混凝土，并设双层Φ6.5钢筋网。

5）本工程注浆采用先内后外、先上后下的原则进行注浆。

3.4注浆工艺

1）稀释水泥。根据搅拌需要的水量加到搅拌桶中，然后将搅拌机打开，搅拌两分钟左右。

2）试运转。在各个注浆系统均连接好以后，将注浆泵打开，然后查看注浆泵的液压情况，查看管理的通畅性。

3）使用整体注浆的方法注入浆液。

4）控制注浆量和压力。注意查看注浆压力，检测注浆压力的变化情况以，做好压力控制工作，当注浆压力在1Mpa时，要注意向后提，然后再进行注浆。

5）处理异常情况

冒浆情况的处理：在进行注浆时，要对地层的变化情况进行分析，将强度较低的位置封闭好，以保证注浆效果。

注浆压力变化：注浆过程中，压力要在控制范围内，当注浆压力低于设计范围时，要检查有没有存在漏浆的情况，当压力过高时，注意检查混合器和管路是否被堵住。通常情况下，开始注浆时的压力不高，在逐渐填充住孔隙后，为了保证注浆的顺利开展，要有使用压力将其劈开。在施工过程中，要注意检查终压是否在固定的压力值以内。

调整注浆量：地层的加固情况和底层注浆量有直接的联系。在注浆时，本工程使用隔孔注浆的方式进行施工，不仅可以防止各个注浆孔之间相互影响，并且可以用后注孔来对先注孔进行补充，提高土体浆液的均匀性，具有良好的止浆效果。

注浆泵工作不正常：实际注浆时，当管路不正常时，会导致压力升高，机器工作声音也会不正常。不过不立即将故障处理好，会危险作业人员的人身安全。当出现这一故障时，要马上停止施工，将注浆高压软管卸下，然后对管路进行清理。将故障位置找出，并清洗干净后重新开始工作。

3.5注浆系统布置

注浆工作是由其专用设备来实现，配备进口流量计，注浆系统连接布置如图1。

3.6注浆效果检查3.6.1注浆效果检查

1）注浆结束前，通过分析法对注浆记录进行统计分析，检查本加固段注浆量及注浆压力情况，确认达到如下注浆标准后方可进行开挖施工：

注浆压力根据地层情况控制在0.5～1.0MPa 左右，结束注浆指标：在注浆时，随着压力的不断增加，流量降低，当压力达到注浆终压后，注浆压力会超过设计压力的80%，此时，要立即停止此孔的注浆；在注浆过程中，如果没有达到设计压力，而注浆量超过了设计值，且没有漏浆的情况，就可以停止注浆；本循环注浆结束标准：当所有的注浆孔都达到了规定要求，并且没有漏注的情况时。就可以停止循环注浆。

3.6.2开挖过程的检查

开挖过程中，采用直观检查法对开挖面的浆液扩散情况、有无漏水和流砂现象进行观察验证，满足现场开挖安全的条件下方可进行开挖。注浆量及注浆压力未达到上述注浆结束标准和开挖观察验证不能满足开挖安全的条件时，进行补孔注浆。

3.6.3监测信息反馈

当地表、洞内收敛、拱顶沉降监测数据显示沉降预警时，需对监测数值和现场开挖面进行综合判断分析，确保安全开挖的前提下进行施工。开挖过程中，若通道上方出现黄、橙色监测预警，立即对监测数据和开挖面土体止水加固效果进行分析，由工区技术质量人员与监理人员共同确定地层止水加固效果，若发现开挖面土体稳定性较好，浆脉可见，则应加密监测频率，信息化指导现场开挖施工；一旦发现监测变形速率有增大趋势，应立即停止开挖，封闭掌子面，重新注浆。若通道上方出现红色监测预警，应立即施作止浆墙封闭掌子面，对开挖面前方土体进行补充深孔注浆，并严格控制注浆各项参数，确保土体止水加固效果。

参考文献：

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