富水砂层地铁联络通道泵房注浆加固施工技术

王喆

摘要：沈阳地铁九号线皇-北区间联络通道泵房地质条件较为复杂，位于砾砂与粉质粘土层交界位置，地下水位较低但含水层水量充沛。该联络通道紧邻公路框构桥及城市主干道，地面环境保护要求高，经多种方案比选，联络通道主洞采用水平注浆方式加固，待主洞二衬施工完成后进行下部泵房注漿及其他工序施工，泵房采用花管及深孔注浆方式加固，确保土体无侧限抗压强度为1～1.5MPa，土体渗透系数？燮1.0×10-6cm/s，注浆效果达到该设计要求后进行开挖施工。该方案在泵房开挖过程中取得较好效果，完成了联络通道泵房的施工。

Abstract： The geological conditions of the pumping station of the Huang-bei section communication channel of the Shenyang Metro Line 9 are relatively complex. It is located at the junction of the gravel and silty clay layers， and the groundwater level is low but the aquifer is abundant. The communication channel is adjacent to the highway frame bridge and the urban main road， so the ground protection requirements are high. After comparison with various schemes， the main tunnel of the communication channel is reinforced by horizontal grouting. After the second lining of the main tunnel is completed， the lower pump room grouting and other process construction are conducted. The pump house is reinforced with flower tube and deep hole grouting to ensure that the unconfined compressive strength of the soil is 1～1.5MPa， the soil permeability coefficient is ？燮1.0×10-6cm/s， and the excavation construction is carried out after the design requirements of grouting effect are met. The program achieved good results in the pump room excavation process and completed the construction of the communication channel pump room.

关键词：联络通道泵房;花管注浆;深孔注浆;止浆墙

Key words： communication channel pumping station;flower tube grouting;deep hole grouting;preventing-grout wall

中图分类号：U231+.3                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）11-0129-03

0  引言

沈阳地铁九号线皇-北区间联络通道泵房地质条件较为复杂，位于砾砂与粉质粘土层交界位置，地下水位较低但含水层水量充沛。该联络通道紧邻公路框构桥，地面环境保护要求高，联络通道主洞采用水平注浆方式加固，泵房采用花管及深孔注浆方式加固，确保土体无侧限抗压强度为1～1.5MPa，渗透系数？燮1.0×10-6cm/s，如何确保注浆效果达到设计强度及土体渗透系数为本施工重难点，为联络通道泵房开挖提供必要的前提条件。

1  工程概况

沈阳地铁九号线皇-北区间联络通道及泵房采用暗挖台阶法开挖施工，对应区间里程DK3+150，长度7.76m，埋深17.42m，距公路框构桥水平距离10m，垂直距桥底11.42m。

联络通道主洞开挖高度4.65m，进洞加宽段4.1m，标准段3.6m。泵房相对正洞底板加深1.76m，平面尺寸为3.6×5.9m。

2  地质水文

本工程联络通道至上而下土层主要位于④-8砾砂层、③-1粉质粘土层中，泵房位于砾砂与粉质粘土交界位置，经工前地质探测，泵房位置地质为砾砂与粉质粘土过渡层，土层质地不均匀，局部夹有粉细砂，详见图1。

联络通道位置地下水类型为孔隙潜水，稳定水位埋深为12～14m，土层透水性较好，地下水主要补给来源及方式为浑河侧向补给及大气降水垂直入渗补给，但在联络通道施工阶段受相邻车站及周边房建基坑降水施工影响，稳定水位埋深为18～19.5m，较勘察报告显示水位低约4.5m，但由于开挖联络通道泵房位置埋深较大，地下量充沛，水压较大。

3  联络通道及泵房注浆浆液比选

联络通道注浆浆液选择必须通过地质条件及地下水情况综合考虑选用哪种注浆材料。本工程通过地勘报告、盾构区间施工、开工前补勘及水位勘测过程中地质水文揭露表明，实际情况与勘查报告基本相符，但在砾砂与粉质粘土层交界处土层质地不均匀，局部夹有粉细砂。地下水位埋深18～19.5m，根据该情况联络通道地质水文情况将拟采用三种浆液进行比选：①水泥浆;②水泥水玻璃双液浆;③水玻璃磷酸化学浆。（表1）

通过三种浆液性能比选及该地层施工经验，针对本工程地层含水情况确定本工程不同部位采用的注浆方式及配合比如表2。

4  联络通道泵房注浆方案

4.1 加固范围及要求

本工程联络通道泵房加固采用花管及深孔注浆方式，主要加固范围为泵房开挖轮廓线以外约1m的土体，目的是在开挖轮廓线以外形成厚度约1m左右的加固体，使土体具有一定强度并满足抗渗要求，最终满足泵房开挖施工需要，详见图2。

4.2 注浆孔设计及施工工艺

4.2.1 注浆孔设计

联络通道泵房四周采用花管注浆，花管采用Φ32无缝钢管，钢管管壁设置注浆孔，注浆孔范围为止浆墙以下至初支下1m之间，注浆孔间距0.3m。坑内注浆采用深孔注浆，注浆范围为泵房初支以下1m及泵房开挖土体的弱加固，注浆孔间距1m，梅花型布置。详见图3。

4.2.2 注浆工艺及施工顺序

①止浆墙施工：为保证成孔注浆效果及施工安全，在联络通道正洞二衬施工完成后在泵房开挖土体表面设置止浆墙，止浆墙采用0.2m厚C30混凝土内配Φ14双层钢筋网片，止浆墙施工为本工程重点，止浆墙质量直接关系到后续注浆施工质量。成孔施工需止浆墙混凝土强度达到设计强度85%后可进行成孔作业，钻机调整好角度后直接钻透止浆墙进行作业。

②成孔施工：联络通道泵房四周为花管注浆，注浆前需先完成注浆孔施工后将花管插打入孔进行注浆施工。注浆孔间距0.3m，孔径5cm，成孔施工顺序隔一打一。由于联络通道主洞二衬施工完成，施工场地狭小，洞内净高仅为2.75m，宽2.5m，较大设备无法施工，因此工程采用小型坑道钻机，可满足该空间施工需要，钻机钻杆采用组装式钻杆，每节长度1m，考虑外插角等因素成孔深度约4.4m。由于联络通道位于富水砂层，在成孔过程中应同时注入化学浆液，防止涌水、涌砂。为防止出水量较大情况发生，在成孔施工前备用5cm直径单向阀、薄钢板及膨胀螺栓等，可通过提前在止浆墙上安装单向阀门方式保证施工安全。如果发生涌水、涌砂可通过阀门直接注入化学浆液并关闭阀门控制涌水、涌砂情况。

③花管及施工：联络通道泵房四周花管设置为单排，施工顺序为隔一打一，由1～18（先奇数孔后偶数孔），详见图4。花管长度插入开挖面以下1m，外插角15度，详见图5。花管分为4节，每节1.1m，接头采用套丝连接。成孔后立即插打入花管，花管与止浆墙之间空隙采用硬质橡胶圈塞紧，并打入直径4.8cm钢套管挤紧，防止在注浆过程中产生漏浆、冒浆等情况发生。挤紧钢套管后进行注浆施工，浆液采用水泥、水玻璃双液浆，注浆压力为1～1.5MPa，特殊情况可根据注浆压力及反浆情况及时调整注浆压力。

④深孔注浆施工：泵房坑底注浆采用深孔注浆，注浆孔梅花型布置，具体成孔注浆顺序按照A～Y字母顺序注浆，详见图6。间距1m，采用坑道钻机垂直钻入泵房开挖面以下1m，成孔过程采用化学浆液止水，钻进至设计标高后采用后退式注浆法，注入水泥、水玻璃双液浆，钻杆提升速度不得过快，控制压力0.5～1MPa。根据工前探孔显示泵房位置土层局部含有粉细砂，由于泵房开挖深度较大，为防止土层中粉细砂在开挖过程中稳定性差的情况，在坑底注浆完成后，钻杆提升至开挖土体过程中仍采用后退式注浆，压力0.2MPa，将开挖土体中注入少量双液浆，便于开挖施工中坑内砂土具有良好的直立性和稳定性。

4.3 注浆效果检测

在泵房止浆墙破除前在开挖轮廓范围内均匀设置4排检查孔，每排设置两个探孔，均采用取芯机抽取土体芯样，通过试验测得无侧限抗压强度不得低于1.5MPa，取芯后对探孔进行注浆回填，回填注浆采用同样深孔注浆方式注浆确保无渗漏，通过试验结果显示本次注浆固结土体强度基本满足设计要求，对开挖范围内土体钻孔观察，未发现有渗水情况，具备了下步开挖条件。

5  工程施工要点

①施工前应做好地质情况复查工作，进一步确认地质、水文情况与勘察提供资料一致程度;②注浆前严格做好注浆材料的试验工作，确定注浆材料的配合比，施工中根据实际情况调整材料用量;③严格按照设计方案注浆孔的角度及位置施工，确保钻孔角度无误，注浆无死角，保证下部开挖过程中无渗漏水情况;④做好止浆墙施工質量并控制好各孔注浆顺序、时间、压力、注浆量等参数，以保证浆液扩散效果;⑤注浆施工过程中加强对止浆墙、联络通道主洞、区间正线管片及地面的监测，合理控制注浆压力，注浆速度，防止因压力过大，速度过快造成对已完结构破坏及地面隆起等情况的发生。

6  结语

本联络通道泵房所处地层地质条件及地面环境均较复杂，地下水丰富。联络通道泵房开挖面大，开挖深度大，施工难度整体较大，如何做好泵房外围土体止水工作为本工程重中之重，传统的区间对向注浆的方式存在较多死角，对泵房开挖安全带来隐患，本工程采用花管注浆结合常规深孔注浆加固方式不仅有效加固开挖轮廓线以外土体，同时对泵房周围土体开挖形成新的初期支护作用，更加强了周围土体的稳定性。本工程在开挖过程中在泵房中下部局部有轻微渗水，经过对局部补浆处理顺利完成了泵房的开挖工作，采用该方法较冻结法节约较大成本。通过本次尝试，证明在该种地质情况下可采用此方法进行施工。

参考文献：

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