综合注浆在南水北调工程中的应用

杜　辉，禹作利

（天津市水利工程有限公司，天津300222）



综合注浆在南水北调工程中的应用

杜辉，禹作利

（天津市水利工程有限公司，天津300222）

［摘 要］本文以南水北调天津干线输水箱涵管幕-顶涵穿越津保高速工程为实例，介绍了综合注浆加固措施在项目实施期间的重要意义及关键技术，可供类似工程施工人员参考。

［关键词］管幕-顶涵；综合注浆；土体加固；南水北调工程

1　工程概况

南水北调中线一期工程天津干线廊坊市段TJ4-5标段，全长9.148 km。其中，穿越保津高速公路段里程桩号为XW 130+732-XW 130+882，穿越段全长150 m，其中箱涵顶进暗挖段长70 m，明挖段长80 m。南水北调中线天津干线工程穿越保津高速公路里程桩号K777+105 km处（保津高速公路与天津交界处，河北一侧），与高速公路交角122°。该处以现浇钢筋混凝土箱涵设计，箱涵结构尺寸为3孔4.4 m×4.4 m，全宽15.6 m，高5.9 m。该工程原设计为浅埋暗挖设计方案，后经专家反复论证，认为穿越箱涵处地下水位较高，箱涵顶存在淤泥质土层，为了较好地控制施工期间路基沉降，保证工程实施期间高速公路运行安全，结合该段地质条件，设计采用了管幕-顶涵法施工。

2　地层岩性

根据钻孔资料，建筑物场区揭露的地层均属第四系全新统松散沉积物，按其地层时代、成因类型及岩性特征由老至新分述如下：

1）第四系全新统下段冲积层（alQ）：全区分布，顶板高程为-7.45～-7.64m，厚7.7～9.5 m。岩性由黄褐色、浅灰～灰黄色砂壤土和壤土组成。

2）第四系全新统中段海积层（mQ）：全区分布，顶板高程-2.04～-2.92 m，厚4.6～5.5 m。岩性为灰色壤土。

3）第四系全新统中段湖沼相沉积层（l+hQ）：全区分布，顶板高程3.26～2.45m，厚4.5～6.0m。岩性由灰黄、灰绿～灰褐色粘土和淤泥质粘土组成。

4）第四系全新统上段冲积层（alQ）：全区分布，顶板标高为4.66～2.96 m（地面高程），厚0.5～1.4 m。岩性为褐～黄褐色砂壤土。

输水箱涵主要穿过淤泥质粘土1+hQ24、粘土1+hQ 24及壤土层mQ 24，坐落于壤土层上。

3　综合注浆的目的及范围

综合注浆是指在顶进施工前、顶进过程中及顶进就位后分别对影响工程安全和工程质量的关键部位进行同时或分阶段注浆。

3.1涵体顶进作业前

从研究进程来看 我国深度学习的真正研究始于2005年，2010年后相关研究日渐增多，2013—2017年一直保持逐年增长的研究态势。随着国内外深度学习的专注度及学习科学的发展，从近几年的研究成果可以看出，国内深度学习研究从初期关于学习概念、内涵的技术研究，到目前实践与应用研究，研究主题呈现本土化，包括基于翻转课堂、移动教学、MOOC、SPOC等个案探索实验，均体现了深度学习在国内的持续发展。

1）对高速路路基注浆。路堤注浆加固范围为顶层管幕以上至高速路面以下2 m，主要目的是通过在原状土体中高压注入水泥浆液，使水泥浆液与土体发生一系列的物理化学反应，将高速路基土体固结成块体，以增强路基的整体稳定性和密实度，提高土体抗弯、剪性能，对于控制路基沉降有着重要的意义。

2）对管幕间空隙注浆。管幕顶进就位后，对钢管与钢管之间的间隙进行注浆，目的是为阻挡外界来水。

3）对底排管幕以下土体注浆。在底排管幕顶进就位后，向底排管幕以下2 m范围内注入水泥浆液，加固土体，主要目的是通过注浆将土体内的地下水渗漏通道堵塞，同时进一步挤密土体，增强土体对底排管幕滑道的支撑作用。

4）对顶涵掌子面水位线以下土体注浆。主要目的是增强掌子面土体的稳定性，进一步增强顶进开挖过程中掌子面土体对高速公路路基的支撑。

5）对左右两侧管幕以外土体注浆加固。对两侧管幕外各5～8 m范围内的土体进行注浆加固，主要目的是通过向这部分土体注浆来进一步增大箱涵左右两侧的土体强度和密实度，减小由于涵体与土体对路面重量的承载力不一致引起高速公路在后期运行过程中，在涵体和路基土体衔接处形成的跳车现象。

3.2顶进作业过程中

对高速路路面以下1.5～2.0 m范围土层进行微压力注浆顶升。根据管内测尺数据，利用特制注浆喷嘴，在局部小范围内以脉冲方式注入水泥浆液，从而固结为一5～20 mm厚的水泥石薄层，补偿顶进过程中损失的部分土体，补偿路面沉降。

3.3顶进就位后

1）对管幕周边空隙进行置换注浆。当一个编号孔的管道全部顶进完成后，通过预埋在管身的减阻泥浆管注入水泥浆。主要目的是通过注浆填充顶进施工扰动造成的管幕外周的空隙，增强土体稳定性，降低沉降风险。

2）对涵体周边空隙进行置换注浆。当涵体顶进就位后，通过注浆管路压入水泥浆，置换掉涵周用于顶进润滑的化学浆。主要目的也是通过注浆填充顶进施工扰动造成的箱涵外侧与管幕之间的土体空隙，增强土体稳定性，降低沉降风险。

4　注浆流程及施工方法

4.1注浆顺序及流程（见图1）

4.2注浆施工方法

根据不同的作业环境及注浆要求，分别采用以下几种方法进行土体固结注浆。

4.2.1花管注浆

对路基土体、管幕底土体、管幕两侧土体采用花管注浆方案。用带孔的钢质花管钻孔后插入土中，封闭管口周围（预留回浆孔），再用压力将浆液注入花管中，浆液从孔中灌入土层，在土中形成加固土。

花管注浆的步骤为：1）钻孔沉管或采用振动法将花管压入土层。若采用钻孔法，应向钻孔内灌入封闭泥浆（封孔器封孔），然后插入花管。2）钻孔中注入封闭泥浆。3）待封闭泥浆凝固后，在移动花管自下向上进行注浆。

压力注浆布孔间距0.8 m，梅花形布设，钻杆直径32 mm，单根长1 m（可连续接长），花管长1 m。注入土体的水泥浆液水灰比1∶1，为42.5普通硅酸盐纯水泥浆。浆液通过钻杆底部花管上的喷浆嘴喷射进入土体，注浆压力0.2～1.0 MPa，达到预定孔深后，开启注浆泵，旋转钻杆并向回撤，钻头喷嘴处的浆液旋转切削破坏土体并经拌和形成水泥土结构，钻头附近局部注浆压力可以通过向孔口返浆缓慢释放。每步注浆的搭接长10 cm。

图1　综合注浆数序及流程图

加固浆液采用10%～15%水泥浆液，在正式注浆前，结合土层的性质及其埋深确定，通过现场试验确定注浆压力参数。注浆过程中，严密观测路基变形情况，随时调整注浆参数，防止因注浆引起路面起拱。

为了保证注浆孔施工精度，采取从高速两侧对打，中间交错搭接的方式。注浆孔以-2.5°～-3.0°向下钻进施工，注浆按跳孔间隔注浆方式进行，可有效防止串浆。

4.2.2脉冲注浆

在管幕内壁顶部钻孔，向路基土体内部顶入带有注浆喷嘴的注浆管，注浆喷嘴位于高速路路面以下1.5～2.0 m土层范围内，注浆泵通过管幕内预留的注浆口将水泥浆液压入土层中，从而固结为一5～20 mm厚的水泥石薄层。根据现场监测数据处理中心传来的监测数据及时对路基土层进行微压力注浆顶升。注浆不可连续进行，以防止路基发生软化。

4.2.3置换固结注浆

管幕或涵体顶进就位后，及时通过钢管或顶涵内部预留的润滑浆注浆孔向周围注入水泥浆，置换润滑浆，填充周边空隙，顺序由中间开始向两边后退，直至润滑浆不再流出，水泥浆完全取代润滑浆液为止。

5　结语

南水北调天津干线穿越津保高速公路工程在精心策划和管控下最终成功完成穿越施工任务，实践证明，对土体的多处综合注浆加固工作对于控制路基沉降，防止地下水渗入暗挖工作面都有着重要的意义，是保证管幕-顶涵法顺利实施的关键一环。

［中图分类号］TV543

［文献标识码］B

［文章编号］1002—0624（2016）07—0023—02

［收稿日期］2016-05-20