超前帷幕全断面注浆法在富水地铁暗挖隧道中的应用

王伟敏

【摘 要】青岛地铁一期工程（3号线）五江区间隧道沿线主要穿过中风化带花岗岩和微风化花岗岩带、强风化花岗岩上亚带、强风化花岗岩中亚带。地下水丰富，主要为赋存于节理裂隙极为发育的强风化花岗岩和中风化花岗岩中的基岩裂隙水。施工过程中采用超前帷幕全断面注浆法止水，通过实践，该方法针对破碎围岩地段止水效果良好，操作方法简单。

【关键词】超前帷幕；全断面；注浆；止水

0 引言

随着地铁线路在城市繁华地段的密集分布，地铁暗挖隧道穿越各种建筑物的现象将频繁出现。暗挖隧道施工对地表变形产生影响，而地表变形的极限值大小取决于地面建筑物的结构类型、结构所处周围环境条件及它们运营的功能要求。为控制地下水流失导致地表下沉，常用的做法是进行地层注浆、隔离桩等措施。在隧道地表建筑物密集、建筑物周围地表地下管线众多、道路车流量大的前提下，无法采用地表注浆的方式加固建筑物基础围岩，隧道内注浆止水成为控制地表建筑沉降的唯一选择。

1 工程概况

青岛市地铁一期工程（3号线）五江区间隧道位于青岛市香港中路与南京路下方。区间隧道左右线长分别为1270.675m和1299.467m，采用矿山法施工。隧道埋深约为8.0m～27.0m，沿线主要穿过微风化花岗岩带、中风化花岗岩带、强风化花岗岩上亚带、强风化花岗岩中亚带，地下水主要为基岩裂隙水。隧道下穿青岛市假日酒店，下穿建筑物地段隧道埋深在21m～27m，该酒店地下4层，地上25层，框架-剪力墙结构，筏板基础+抗浮锚杆，建成于2010年。地质为强～中风化花岗岩，侧墙及拱部含强风化黄斑岩夹层，地下水呈线状出露。

2 超前帷幕全断面注浆法简介

在掌子面富水地段，采用掌子面超前全断面注浆技术向孔内压注水泥-水玻璃双液浆，浆液挤出开挖断面及其周围一定范围内的岩缝中的水，保证围岩的裂隙被具有一定强度的浆体充填密实，并与岩体固结成一体，形成止水帷幕。注浆管以隧洞中轴为中心呈伞形布置，钻孔直径50mm，注浆长度为6m，每4m施作一循环，预留2m为止浆岩盘。

3 超前帷幕全断面注浆法施工

（1）混凝土止浆墙的施工

掌子面挂双层Φ8@200×200钢筋网片， 喷射C25混凝土封闭掌子面，喷射厚度为25cm，形成止浆墙。

（2）注浆孔的布设

根据设计和实际情况上断面布孔25个，钻孔布置见图1。

（3）钻孔

钻机就位：根据孔口坐标在掌子面上用红油漆标出孔口位置，并注明孔号；利用钻机首尾坐标差值控制竖直及水平角。孔位布好，采用YT-28风枪钻孔和扫孔， 将Φ42钢管顶进。

（4）埋设孔口管

钢管外露20～30cm，管壁与孔口接触处用麻丝填塞，再向孔口管内注双液浆固结。孔口管起着导向作用，钻孔安装时要控制好外插角度。

（5）注浆材料

根据设计选用注浆材料，施工中采用硫铝酸盐水泥-水玻璃双液浆进行注浆。水泥选用R.SAC42.5，水玻璃浓度采用35Be，。

（6）注浆参数控制

注浆压力及单孔扩散半径：终孔压力为静水压力的2～3倍，单孔注浆有效扩散半径为2m。地质参数、注浆参数见表1，注浆机参数表见表2。

浆液单孔注浆量：Q=π·R2·h·n·α·（1+β）

式中：Q—浆液注入量（m3）；R—浆液有效扩散半径（m）；h—注浆段长度（m）；n—围岩孔隙率；α—浆液充填系数；β—损失率。

（7）浆液施工配合比

根据现场围岩情况、掌子面出水情况、注浆管路长短进行了浆液初凝时间试验，最终确定合理的施工配合比，水泥净浆按照1：1（水：水泥），水玻璃采用浓度为35Be，，水泥浆与水玻璃体积比按照1：1～1：0.8配置。

（8）注浆工艺

注浆顺序：根据施工试验，先注外圈，后内圈，先近后远，同一圈的孔由下而上间隔施作，同时外孔各孔间距离要尽可能大一些。

注浆速度：当钻孔涌水量大于0.8L/s，注入速度80～150 L/min；当涌水量小于0.8L/s，注入速度30～80 L/min。

注浆程序：注浆作业按照钻孔出水测水压、水量、压水试验，注浆扫孔出水，再注浆至设计长度达到结束标准的完整注浆程序进行。注浆管路接通后，先压水2～5min，检查注浆泵及管路系统工作是否正常。

注浆结束标准：单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，可结束本孔注浆，单孔注浆量与设计注浆量大致相同，结束时的进浆量在20～30 L/min以下可结束本孔注浆。

异常情况的施工处理：作业面跑浆是发生比较多的一种情况，主要原因是止浆岩盘充填不密实或混凝土止浆墙灌注不密实。处理措施先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配合比，缩短凝胶时间，若仍跑浆在漏浆处钻浅孔注浆固结。

4 注浆效果分析

五江区间隧道左线于2012年5月3日开始下穿假日酒店。当日，掌子面在打设超前小导管时出现大股涌水，出水量达35m3/h，立即封闭掌子面，采用超前帷幕全断面注浆法堵水。5月3日～5月7日，房屋沉降最大累计值JC22为-8.54mm，日平均变化量-1.31mm/d；地表沉降最大累计值DC09-02为-8.26mm，日平均变化量-1.32mm/d。监测点布置图见图2。

7月15日，通过72天超前帷幕全断面注浆施工，建筑物沉降最大累计值JC22为-18.13mm，日平均变化量0.07mm/d；地表沉降最大累计值DC09-02为-21.82mm，日平均变化量-0.09mm/d。建筑物及地表沉降趋于稳定，沉降累计曲线图见图3、图4。

5 结束语

五江区间在下穿青岛市假日酒店时采用超前帷幕全断面注浆法施工，通过总结，得到了以下结论：超前帷幕全断面注浆法循环步进的注浆方式对掌子面涌水起到封堵作用，为隧道开挖创造无水作业环境；浆液的扩散有效地填充了围岩空隙，控制了地表和建筑物沉降。该注浆法设备、材料常见，操作方便，施工安全、快捷。在类似工程中值得推广使用。

[责任编辑：杨玉洁]