广州富水地层联络通道加固技术

杨广祥

（中铁二十局集团有限公司　陕西西安　710016）

1　引言

广州佛莞城际铁路某联络通道处于富水软弱地层中，施工过程中极易出现塌方及涌水事故，施工风险较大，属于高风险工程。本文以该工程实例，施工前通过合理的加固措施，对联络通道富水软弱地层加固施工技术进行了有益的研究和探索，在类似工况下进行施工积累经验。

2　工程概况和水文地质条件

2.1　工程概况

联络通道采用矿山法施工，结构采用复合式衬砌、并辅以超前小导管的辅助加固措施，联络通道全场12.7m，地面埋深19.4m。

2.2　水文地质条件

设计图纸地质勘探资料表明，横通道开挖地层属于Ⅵ级围岩，主要为全风化泥质砂岩，上部为粉质粘土层。在通过盾构掘进至该地层时进行开仓检查，发现土体自稳能力差，土仓内水量较大，地质情况较差，这种地层施工联络通道风险较大，开挖前需要采取有效的加固措施，以确保施工安全。

3　施工方案选择

（1）联通通道围岩较为软弱，设计采用φ800@600高压旋喷桩进行加固，改良土体以达到加固地基或止水防渗的目的[1]。但是在全风化二长花岗岩且地下水丰富的地层，通过前期类似地层——中施工旋喷桩总结发现，旋喷桩加固土体并能形成一定直径的桩体，对地层加固起到了一定的作用，通过有关文献可知，对于富水砂层，如旋喷桩超过20m，下部成桩极易造成桩径不均，桩与桩之间咬合效果不均，加固区域未能形成整体封闭的加固土体，在联络通道洞门管片探孔发现水量大，加固后止水效果确实一般。

（2）注浆法通过注浆机压力作用，使水泥浆液通过一定的压力作用渗透、填充、劈裂等形式注入岩土的空隙、裂隙或空洞中，浆液凝固后，地层的强度和完整性增强，渗透系数和含水量减少，从而达到加固地层和堵水的目的。通过隧道内水平注浆可以隔断水源和加固土体，在隧道开挖轮廓外形成一定厚度的半封闭截水圈，截住大部分地下水，使其不侵入开挖面，威胁开挖安全，然后快速开挖支护以确保安全的施工方法。

（3）对已完成联络通道开挖前采取的加固方法总结，可以发现进行地面旋喷桩竖直加固后辅以水平注浆加固后，能有效的加固土体，阻隔地下水，保证联络通道的施工安全和质量且施工成本较低，结合本工程的特点，这是最适用的方法。

4　加固方案的设计与实施

4.1　旋喷桩施工

在联络通道对应的地面位置进行旋喷桩加固。旋喷桩水泥浆液采用P.O42.5硅酸盐水泥，水灰比1：1。注浆压力30MPa，喷射提升速度15cm/min，旋转速度20rpm。施工前先进行试桩，再进行抽芯检测，最终以试桩确定的施工参数组织施工。联络通道旋喷桩加固范围为轮廓上3.35m，左2.35m，右2.35m，下2.35m。旋喷桩为咬合桩，φ800@600梅花形布置。

4.2　水平注浆施工

水平注浆主要分为两个步骤：①在洞门管片切割前先在两侧施工止水环；②每段开挖前要进行注浆加固。

4.2.1止水环施工

洞门管片切割前先在其左右各4环施工双液浆止水环，确保隧道径向水系得到封堵。若隧道管片背后存在“水囊”，可先在通道口左右侧5m范围内设置排水孔，提前做好排水工作。

4.2.2孔位布置

注浆范围为开挖轮廓线外3m进行设计，通道拱部和边墙上部注浆采用水平孔。其余注浆采用竖直平面内向下倾斜孔，斜孔两侧隧道对称布置。浆液扩散半径2～3m，孔底间距3～4m，注浆孔按扩散半径2m，共设置33个注浆孔。

4.2.3孔口管施工

在管片上直接钻孔作为注浆管孔口，注浆孔开孔直径不小于110mm，终孔直径不小于91mm；孔口管采用φ108mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，孔口管应埋设牢固，并用快速水泥封堵进行止浆[2]。

4.2.4注浆工艺

注浆一般先注内圈孔后注外圈孔（在双排孔或多排孔的条件下），先注无水孔后注有水孔。根据降水漏斗的原理，一般是从拱顶顺序向下注，如遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或几个孔注。后退式注浆通过钻杆一次性钻孔到位，通过钻杆从里往外分段压浆，注浆压力达到设计要求，后退钻杆再压浆，依次直到该孔结束。前进式注浆工艺是在施工时，实施钻一段、注一段，再钻一段、再注一段的钻、注交替方式进行钻孔注浆施工。每次钻孔注浆分段长度1～3m，孔口管法兰盘进行止浆。

4.2.5注浆配合比

水平深孔注浆采用水泥-水玻璃双液浆。水泥浆配比为1：1，水玻璃浓度30～35波美度。水泥浆和水玻璃的体积比为3：1，具体配比根据注浆时的地质状况进行调节。

4.2.6注浆压力及封堵

注浆压力为静水压力加上0.5～1.5MPa，当岩层破碎容易造成塌孔时，采用前进式注浆，否则改用后退式注浆，注浆的填充率按3%进行计算。注浆结束后，对管片上的钻孔进行封堵，封堵采用C50微膨胀混凝土，封堵厚度不得小于管片厚度，且不得有渗漏水，并设检查孔5个，其中拱部2个，左右边墙各1个，仰拱处1个，检查孔直径φ110mm，单孔平均出水量不大于2L/d。

5　开挖及支护方法

按照本文所述方案对联络通道的洞身及其上部土体进行加固后方可进行开挖。联络通道洞门切割后可根据其周边地层情况，如地层不够稳定则考虑设置约2m长的渐变段进行小断面开挖，待开挖进尺超过渐变段到达正常断面后，二次开挖至正常端面。隧道正常断面开挖采用环形开挖保留核心土法，边开挖边支护，掌子面稳定性差时，应及时喷射混凝土封闭工作面。

6　结束语

本次加固施工成功的解决了联络通道在富水地层中地下水的困扰，通过上述方法，为开挖创造基本无水施工条件。同时配合超前小导管注浆等辅助措施，有效的维护了开挖面的稳定。在类似工况下，该方法可以进行推广应用。

[1]杜建林.广州地铁某联络通道在软弱地层中施工措施[J].广州建筑，2010：24～27.

[2]徐双杰.高压旋喷桩围护结构施工技术要点浅析[J].河南建材，2013：133～135.