水平注浆加固富水砂层盾构到达端的施工技术

张生林

（广州轨道交通建设监理有限公司）

0 引言

随着经济的发展，盾构工程越来越多，盾构始发和到达端在不同地层，加固方案也各异，本项目受场地和时间的限制，选用水平前进式注浆加固方案。

1 工程概况

盾构到达端从上而下地层主要为<1>、<4-1>、<3-2>、<3-3>、<4-1>、<6>和<7>。右线隧道范围内主要有<3-2>、<3-3> 和<4-1>，其上方为<3-2>、<4-1> 和<1>，隧道覆土10m，见图1。

图1 到达端地质剖面图

<3-2>中粗砂层：主要由中砂、粗砂组成，含粘粒，级配较差，标贯：中砂平均15 击，粗砂平均14 击。

<3-3>砾砂层：主要由砾砂、圆砾组成，含粘粒，级配较差，标贯平均17 击。

<4-1>冲积～洪积土层：主要由粉质粘土、粘土组成，含少量砂粒，标贯平均12 击。

地下水稳定水位埋深0～6.1m，平均埋深2.9m。

2 方案比选

到达端加固待车站主体结构做完才进场施工，盾构距到达端1000m 时，加固仍无施工场地。方案比选见表1。

表1 方案比选

3 加固方案

水平前进式注浆方案：在地连墙上安装孔口管，注浆，往前钻孔，再注浆，延长钻孔，浆液在富水砂层扩散，起充填胶结作用，达到堵水目的。沿洞门周边布23 个水平孔，深10m（见图2，图示空心圆），环向间距0.7m；下部布19 个斜孔（见图2，图示实心圆），深见图3。

图2 注浆孔布置图 （单位:m）

图3 斜孔角度和长度示意图

右线到达端水平注浆：双液浆配合比（质量比）：水:水泥:水玻璃=1:1:1.44，用水泥568.1T，38 波美度的水玻璃818T。

4 效果检测

垂直和水平检查加固体有无明水与流砂、加固体的连续性及注浆扩散半径，见表2。

表2 检测项目和数量

垂直孔深17m，水平孔进加固体不少于2.5m，水平取芯4m，孔位见图4 和图5。

图4 垂直孔位示意图

图5 水平孔位示意图

4.1 取芯情况

检 测 孔Y1：10.6 ～11.3m、12 ～13.2m 和14.5 ～15.3m 水泥胶结体，11.3～12m 松散砂层夹水泥胶结体，13.2～14.5m 砂柱，底部为粘土层，见图6。

检测孔Y2：8.4～12.4 水泥胶结体夹砂砾。12.4～15.2 柱状水泥固化砂块，见图7。

图6 Y1 孔芯样照片

图7 Y2 孔芯样照片

检测孔Y3：8.3～10.8m、14.5～15.1m 和15.6 ～16.2m 水泥胶结体，10.8～14.5m 松散砂层夹破碎水泥胶结体，15.1～15.6m 松散中粗砂，下部为粘土层，见图8。

检测孔Y4：8.3～8.8m 和14.8～15.3m 水泥胶结体，8.8 ～10m 粗 砂，10 ～11.2m 破 碎 水 泥 块，11.2 ～12.6m 松散砂，12.6～13.5m 破碎水泥胶结体，13.5～14.8m 松散砂夹破碎水泥胶结体，下部为粘土层，见图9。

图8 Y3 孔芯样照片

图9 Y4 孔芯样照片

Y5 孔处堆材料未做。

水平取芯孔R0：0～0.8m 地连墙；0.8～1.4m 较完整水泥柱；1.4～2.5m 松散砂层夹水泥块，2.5～4.0m 破碎水泥柱夹130mm 的砂层，见图10。

图10 R0 孔芯样照片

4.2 水平孔情况

第一次水平孔情况见表3。

表3 水平孔记录

第一次水平检查7 孔见水，为进一步了解加固体质量，加深9 个水平检查孔并注浆，压力3MPa，注浆量见表4，再检查加固体，见表5。

表4 加深水平检查孔记录

表5 水平复查孔记录

5 漏水

右线盾构机刀盘抵到地连墙时停机，从前盾、中盾径向孔注350Kg 聚氨酯，二次注浆堵水，注水泥20T，经查堵住了盾尾后方来水，但输送机出碴口流清水，15～20m3/h；漏水点可能在右线加固体洞门处6 点至9 点范围，从洞门注聚氨酯300kg，压力0.5MPa，从地面埋袖阀管5 根，见图11。

补强后，进土仓观察刀盘周边土体，仅在左下角有一微小渗水点，其余砂均被胶结，加固良好。

8 月19 日通过盾构机出洞节点条件验收后开始破洞门。

图11 袖阀管布置示意图

8 月25 日0:30，土仓内涌水涌沙，此时0.8m 地连墙外侧已破凿0.5m，水和沙从被凿穿处涌出。立即抢险，及时阻止流砂，仍流清水（见图12）。漏水点在第一次漏水的部位，漏水主要原因是左线到达端加固一直未停止注浆，浆液窜流到右线，穿透聚氨酯胶体形成新的漏水通道。

图12 袋装水泥堵住涌沙处

6 堵漏

8 月26 日用0.2m 厚混凝土墙封闭已凿洞门（见图13），8 月27 日洞门不流水；8 月28 日地面垂直和洞门水平注双液浆，至9 月2 日完成堵漏。垂直注浆用水泥25T，水平注浆用水泥24T。

图13 C20 砼封堵已凿洞门

9 月7 日，在洞门3 点～8 点位置，钻6 个斜孔，进加固体0.7m，无渗水,堵漏成功。

7 结语

盾构机安全出洞，水平注浆方案在富水砂层盾构机到达端加固施工中需完善的方面，主要有三个方面:

⑴浆液扩散不是均匀的向四周扩散，有的地方是胶结的水泥脉，有的地方是未胶结和挤密的沙，在盾构机掘进的扰动下，未胶结部分易产生新的漏水通道，漏水的概率增大，出洞风险很大。对策：先试验，优选注浆材料，优化注浆参数，实现浆液向四周均匀渗透，形成胶结体。

⑵水平注浆如何控制地面隆起？本项目地面隆起0.4～0.5m。对策：在加固范围外钻竖向空孔，以减少地面隆起量。

⑶浆液压力在土层中传递没有明确的方向，对已做主体结构有不利影响，见图14。对策：提高浆液的流动性，在较低的压力下具可灌性，实现端头加固，避免对主体结构产生不利影响。

图14 水平注浆致端墙产生裂缝