WSS技术在围护结构堵漏中的应用

黄焱晖, 相龙胜, 高顺宇

(中交隧道工程局有限公司南京分公司,江苏 南京 210000)

0 引言

当地下工程出现涌水涌砂情况时，采取的常见对策为WSS注浆。使用不同配比的双液浆初凝时间不同,对于涌水涌砂的处理效果不同。本文为使止水效果达到最佳，在研究不同配比双液浆性能的前提下，再次试验佐证现场应用情况，并查看现场止水效果。

1 工程概况

太平路北站为某市地铁2号线一期工程车站，位于交叉路口，东西向敷设，与远期3号线，同本站形成T型换乘。车站结构为地下两层岛式，换乘节点处于地下14.7～25.66 m，为地下三层。本工程主体结构采用现浇钢筋混凝土箱形结构，采取明挖法施工，并采用附加柔性全包防水设计，地下车站防水等级为一级，要求建筑物表面无渗水、无湿渍。

工程地质条件分析：本站场地位于冲-海积新三角洲平原(Ⅱ3区)，平均高程处于3.5 m左右，地势平缓，存在众多沟渠，表层以砂性土为主，存在洪水和高潮位的隐患，虽然地面沉降灾害危险性不大，但浅层存在潜水和第Ⅰ承压水，水层发育广泛，水量充足，在水动力作用下，容易出现流水、流沙、突涌等现象。

2 浆液制备

水泥-水玻璃浆液的主要原材料是水泥和水玻璃，按一定的比例配置，采用双液方式注入。这种浆液解决了如下几个问题：单液水泥浆凝结时间长，泥浆凝结效果难以控制及动水条件下结石率低。加入水玻璃后，水泥浆的凝结时间大大降低，提高了水泥注浆效果，水泥注浆的范围也随之扩大[1]。水泥-水玻璃浆液适用于深基坑开挖过程中出现大涌水、突泥封堵及岩溶流塑粒土的劈裂固结，在地下水流速较大的地层中采用这种混合型浆液可达到快速堵漏的目的，也可用于防渗和地基加固，它是地下结构施工中的主要注浆材料。

现场搅拌桶直径118 cm，高77 cm可容纳体积为0.842 m3。

采用的水玻璃应满足初凝时间3 h以上和终凝时间较长的要求，宜采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，过期或者受潮变质的水泥不得使用；由于注浆施工水泥消耗量较大(单盘注浆量为0.842 m3，按配合比1∶1计算，单盘注浆理论水泥用量为1.5 t)；采用符合国家质量要求的模数：2.4～3.2，波美度为37°以上水玻璃,相对密度为1.40～1.46 g/cm2。采用不同波美度的水玻璃与水泥浆进行配比，以及在同种波美度水玻璃与水泥浆材料进行不同的配比实验，根据现场材料确定双液浆初凝和出现强度的最佳配比。

实验过程中称取一定量的水泥制成水泥浆，加入波美度不同的水玻璃充分反应，择优进行最佳配比试验，过程中注意记录时间，过程照片见图1、图2。

图1 试验过程图

图2 试验过程图

(1)选用波美度不同的水玻璃和1∶1配比的水泥浆进行1∶1配比,选出最快开始初凝和出现强度的水玻璃。根据表1数据表明波美度37°水玻璃凝固速度较慢，不满足要求；波美度41°水玻璃凝固速度过快，可能发生堵管的现象；选用波美度为39°的水玻璃与1∶1配比的水泥浆继续进行不同的配比。

表1 试验结果表

(2)从表2实验结果数据来看，结合试验情况、现场需求及经济效益等全面考虑，实验采用了波美度39°水玻璃和1∶1配比的水泥浆进行1∶0.7配比，作为WSS工法所注浆液。

表2 试验结果表

3 现场应用

3.1 使用场景

当出现涌水涌砂时，进行坑外降水和对涌水涌砂位置进行WSS注浆处理进行WSS注浆时，不同的浆液配比导致不同的初凝时间和强度，应依现场情况进行调整[2]。

当涌水量较大时，需先使用棉布、木楔等对渗漏点进行初步封堵，后采用沙袋、回填土方的方式进行反压，再在基坑外采用WSS工法进行双液浆注浆，从而防止发生重大事故，详见图3、图4。

图4 堵漏注浆示意图

3.2 监控测量

为确保WSS注浆不对周边建筑、地面交通造成影响，注浆过程中密切关注监测数据。主要监测围护结构及周边环境两个重要部位。需重点关注的监测内容为地面沉降、建(构)筑物沉降、管线沉降等，对应控制值如表3所示。

表3 监测项目控制表

3.3 加固效果

从后续监测数据来看，WSS加固可有效控制周边地面沉降。沉降变化速率控制在±0.6 mm/s范围时，最大沉降值为5 mm以内，累计变化量在±15 mm左右[3]。为安全起见，经过WSS注浆后，基坑开挖前仍需进行掏槽检缝。检缝结果表明，车站基坑开挖到地下25.66 m位置基面几乎无渗漏，效果明显。

4 结论及建议

(1)WSS工法在太平路北站围护结构渗漏处加固中取得了良好的土体加固和止水效果，有效地降低了基坑开挖施工风险。

(2)采用WSS工法对土体注浆孔位布置需要综合考虑。需根据现场需要布置注浆孔位置，确定注浆孔角度。根据本项目现场情况综合考虑，注浆孔间距应控制在500～800 mm，注浆孔深度不得低于渗漏点2 m以下。原则上宜先注在外围一周的注浆孔，然后再进行中间孔位注浆，使浆液在相对封闭的环境里扩散，以更好地固结土体。

(3)注浆应结合现场地质情况，遵循“多设注浆孔、单孔少注浆”的原则，控制单孔注浆量，单孔注浆压力宜控制在1.2 MPa以内，以免压力过大对围护结构薄弱点造成进一步破坏。施工前，应根据现场需求确定水玻璃波美度、双液浆配比，确定浆液凝固时间，以达到最好的加固效果。

(4)土方开挖过程中，应提前对可能渗漏点进行土体加固，防止出现重大险情。