浅埋暗挖富水红黏土地层超前帷幕注浆技术施工总结

简中飞

（贵阳市城市轨道交通公司 贵州贵阳 550000）

1 前言

近年来隧道工程的建设迅猛发展，隧道开挖面超前帷幕注浆技术随之得到了广泛应用，并被认为是最富有成效的围岩加固与堵水措施。与此形成鲜明对比的是对于帷幕注浆研究的滞后，表现在对其原理理论研究以及其工程案例分析都相当有限。这导致隧道开挖面帷幕注浆缺乏科学、合理、有效的指导，对注浆效果和质量有严重影响，另外还造成人力、物力的重大浪费。针对隧道帷幕注浆工程，还有大量的工作需要展开、不少的问题亟待解决。为此本文以贵阳市轨道交通2号线一期土建14标省医站2号出入口兼施工斜井工程施工为依托工程，从工程遇到的问题和帷幕注浆具体施工方法两个方面对隧道开挖面帷幕注浆的进行了较为系统的研究总结。

2 工程概况

省医站位于宝山南路与都司高架路十字交叉路口北侧道路下方，沿宝山南路呈南北向布置。车站为地下二层岛式车站，车站约宽度20.9m，轨面埋深25.2～27m，采用初支拱盖暗挖法施工。为满足施工进度要求，在2号出入口位置设置一座斜井，全长102.8m，其中明挖段34.2m，暗挖段68.6m。斜井明挖段地面标高约为1067.3，暗挖段地面标高为1072.23～1075.75之间，明暗挖分界处地面高差约5m。

结合本工程地质断面，从路面至斜井结构底板地层情况从上至下依次为：路面结构、杂填土、红黏土、岩土分界面软塑红黏土、基岩（白云岩）。掌子面埋深约8.5m，设计地层上覆杂填土（Q4ml）、软塑状红黏土，下伏强、中风化白云岩。实际揭示为隧道上半断面为杂填土及软塑状红黏土，浅黄色，原岩结构破坏，为流塑状，自稳能力差，隧道开挖易产生坍塌，小坍塌处理不当会出现大坍塌。地下水主要为宝山南路下给排水管老旧，年久失修渗漏补给，上层滞水、第四系松散岩类孔隙水。其中上层滞水局部赋存于人工填土中，大部份赋存于场区黏性土层中，水量总体较大。根据上台阶开挖揭示，上台阶地层为软塑状红黏土，含水量较高，上台阶底部有孤石，下台阶为强风化的白云岩，隧道中部有一软硬土石交界面。

根据现场实际调查，斜井北侧存在污水、给水、燃气、电力等管线。其中两条φ400给水管分别埋深1.2m、1.7m南北向沿宝山辅路布置；φ1000污水管埋深5.3m，局部紧贴斜井暗挖段，φ400污水管埋深4.9m，在拱顶上方，与斜井平行。其中φ1000污水管为控制性管线，目前施工时无法改迁，施工过程中应严格控制开挖进尺和沉降，确保其稳定。

3 工程事件

隧道洞身围岩为素填土层和红黏土。回填土层堆积时间一般较短，结构较松散，土质很不均匀，普遍孔隙较大，含水量较高，透水性较强，力学性质差异较大，部分压缩性较高，抗剪强度较低，力学性质较差，稳定性较差。若周边管线漏水或遇强降雨，土中细颗粒被流水带走，容易在地下形成陷穴。在对斜井开挖过程中，分别遇到斜井拱顶突泥和地表开裂工程问题。

2016年12月28日，在开挖斜井上台阶时，拱部掌子面右上角出现突泥，突泥量大约10m3，突泥呈流塑状，施工单位掌子面人员立即停止施工，对掌子面进行封闭，现场如图1所示。

图1 斜井拱顶突泥

2017年3月15日，施工单位在巡视工地时发现省医站斜井工地大门右侧靠近路缘石处（宝山南路辅路）出现长约4m的裂缝，裂缝处可看到路面结构与基层脱离10cm左右，路面随时有塌陷的风险。

4 总体施工方案

红黏土层广泛分布于区间范围内基岩面以上，厚0.0～13.2m，层底最大埋深15.2m。可塑状，局部夹硬塑状透镜层，质纯，质地细腻，切面光滑、平整，有光泽，干强度较高，韧性较好，易于搓成细条状而不断裂，该层与下伏基岩接触带附近多呈软塑状。具有高孔隙比、高液限、高含水量、高饱和性，遇水软化、失水强烈收缩、裂隙发育、易剥落的工程性质，局部具弱膨胀性。拱部出现溜塌和涌水情况。

隧道开挖前必须对该段土层进行超前预注浆加固处理。施工方法采用超前导管分层注浆加固施工，该方法效果显著，技术成熟。注浆完成后使隧道周围形成整体的保护壳，起到加固和止水的目的，达到开挖要求。

5 具体施工方法

5.1 注浆范围及孔位布置设计

（1）隧道断面注浆范围为隧道开挖轮廓线外扩4.5m。注浆段12.0m，注浆开孔前设置止1m厚混凝土止浆墙。

（2）布孔间距：隧道拱线外注浆孔位布置于隧道开挖轮廓线内500mm，导管沿拱线环向间距0.5m；掌子面孔位间距1.0m。

（3）注浆孔位数量、钻孔角度及安设导管长度：注浆段共布置35个点位，拱线外注浆共布置23个点位（每个点位4排倾斜孔，1排水平孔；第一排倾斜孔孔深5.6m，安设1根5.5m的注浆导管，第二排倾斜孔孔深8.4m，安设1根8.4m注浆导管；第三排倾斜孔孔深13m，安设13m注浆导管；第四排倾斜孔孔深12.5m，安设12.5m注浆导管）掌子面12个水平孔（每个水平孔跳孔梅花型安设12.5m，9.0m和6.0m注浆导管）。共104个注浆孔。

5.2 施工顺序

（1）斜井支撑拆除：拆除斜向临时支撑斜井上台阶帷幕注浆拆除竖向、横向临时支撑。

（2）隧道整体施工顺序：先由隧道两侧分层向上至拱顶交接咬合，完成隧道拱线外注浆加固，形成整体的保护壳；拱线外围注浆完毕后，对掌子面水平注浆加固。

（3）钻孔及小导管的安设和注浆顺序：由外向内，分导施钻注浆，同一环要隔孔施钻注浆；同一孔安设多根导管的，需先安设长管，再安设短管；同一孔多根导管的，先对长管进行注浆，后对短管进行注浆，其目的是注浆时浆液渗透更均匀，咬合更严密。

5.3 浆液选择和配比

（1）浆液选择

根据《地铁暗挖隧道注浆施工技术规程》，依据隧道所处地层条件合理选择注浆材料：

①对于无水粗砂及砂砾（卵）石地层应选择单液水泥浆。

②对无水的中砂及粉细砂地层应选择化学浆。

③在有水的粗砂及砾石地层，以及富水软弱地层，应选择水泥-水玻璃双液浆。

对于本隧道地层地质结构（属于有水的软弱地层并存在污水管线），故选择水泥+水玻璃浆液相结合进行注浆加固处理。

（2）浆液配比

根据多年的注浆施工经验，每立方米水泥+水玻璃配比为1：0.3～0.6。

5.4 注浆管参数

注浆管采用φ25无缝镀锌钢管，每节长度1m，通过管箍及丝扣连接。注浆一端加工丝头，便为安装止浆阀，注浆管身不设置溢浆孔。现场根据实际情况，可多设注浆管。

6 注浆加固体检查

注浆结束前，必须对注浆效果进行检查，确认已达到注浆结束标准，方可结束注浆。否则必须进行补孔注浆。注浆完成后，在注浆范围内打设检查孔，如发现薄弱部位，应补充注浆。达到开挖要求时，即可开挖施工。

图1 斜井拱顶突泥

7 结论

注浆是一个精细的施工过程，由于地质情况的多样性和难预见性，要根据前方地质情况，结合钻注设备能力制定注浆方案，精细施工，严格控制施工质量。在类似贵阳市轨道交通2号线一期土建14标省医站2号通道兼斜井这样的软塑流状红黏土富水隧道钻孔注浆施工中，应通过对注浆材料的合理选择、对钻注机械设备的深入了解、对钻孔注浆方案和施工参数的不断优化调整，实现对钻孔注浆过程的动态管理，才能在保证注浆质量和施工安全的同时，提高注浆工效，加快施工进度。