無收縮漿液在廣州地鐵動(dòng)水砂層中的應(yīng)用.doc

無收縮漿液在廣州地鐵動(dòng)水砂層中的應(yīng)用摘要:對(duì)廣州地鐵5號(hào)線珠獵區(qū)間隧道動(dòng)水砂層進(jìn)行了分析,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地面情況及地質(zhì)特性,提出了采用無收縮漿液進(jìn)行洞內(nèi)注漿加固方法,對(duì)無收縮漿液注漿機(jī)理進(jìn)行了研究,從注漿效果看,達(dá)到了對(duì)動(dòng)水砂層的加固目的,解決了在動(dòng)水砂層中進(jìn)行礦山法施工難題。關(guān)鍵詞:砂層,動(dòng)水,無收縮,止水,加固廣州地鐵5號(hào)線珠獵區(qū)間東端130多米隧道拱頂部分進(jìn)入砂層,原設(shè)計(jì)方案為地面雙重管旋噴樁加固,但加固后取芯發(fā)現(xiàn)樁體在礫砂層中出現(xiàn)斷樁,后經(jīng)調(diào)整旋噴樁各種參數(shù),進(jìn)行了三個(gè)月的試驗(yàn),始終未獲成功。后經(jīng)過反復(fù)論證,進(jìn)行多種方案比選,如冷凍法、降水施工、連續(xù)墻圍壁、袖閥注漿等,但最終均因各種外部因素影響無法實(shí)施,最后決定采用無收縮漿液進(jìn)行洞內(nèi)注漿加固,最終取得非常理想的加固效果。1 概況 本區(qū)間隧道為馬蹄形斷面,正洞標(biāo)準(zhǔn)段開挖尺寸凈空為7.098 m(寬)6.8 m(高)。其穿越砂層(砂層主要為沉積巖、動(dòng)態(tài)水,厚度約1.2 m3.5 m),位于隧道開挖線以下,最深處達(dá)1.8 m。根據(jù)補(bǔ)充勘探,總長(zhǎng)度為138.34 m。地下水主要為孔隙水和基巖裂隙水兩類。地下水補(bǔ)給主要為大氣降水,受季節(jié)影響明顯,孔隙性潛水或微承壓水,主要分布在第四系地層中的松散砂層中。本區(qū)砂層為第四系砂層,是典型的強(qiáng)透水層,直接或間接通過大氣降水補(bǔ)給,同時(shí)受附近河流涌水影響,其水流走向?yàn)槟媳毕?根據(jù)勘察報(bào)告,其滲透系數(shù)為15 m/d。2 無收縮漿液介紹2.1 二重管A,B(C)無收縮雙液WSS工法注漿的特點(diǎn) 1)二重管無收縮注漿工法是從日本引進(jìn)的具有國際先進(jìn)水平的地質(zhì)改良新技術(shù)。它能夠100%將不同地質(zhì)情況填充密實(shí),改變?cè)馏w的物理性質(zhì),增加土體的密度,提高其抗壓強(qiáng)度,且注材料屬于環(huán)保型,對(duì)河流及地下水無污染。2)可以進(jìn)行一次、二次注入切換,回路變換裝置容易實(shí)行,所以能實(shí)行復(fù)合注入。3)二次注入材料是低粘性且凝膠時(shí)間長(zhǎng)的浸透性注漿液,可以用壓力噴射到均勻的土質(zhì)顆粒之間,由于這樣的操作方法,減少了對(duì)周圍建筑物的影響。2.2 注漿加固及止水原理 二重管無收縮雙液工法簡(jiǎn)稱WSS注漿工法,是采用二重管鉆機(jī)鉆孔至預(yù)定深度后注漿,漿液有兩種,分為溶液型(A,B液組成)和懸濁液型(A,C液組成)。兩種漿液通過二重管端頭的漿液混合器充分混合。注漿時(shí)漿液將顆粒間存在的水強(qiáng)迫擠出,使顆粒間的空隙充滿漿材并使其固結(jié)達(dá)到改良土層性狀的目的。其噴漿特性是使該土層粘結(jié)力(c)、內(nèi)摩擦角值增大,從而使地層粘結(jié)強(qiáng)度及密實(shí)度增加,起到加固作用。3 漿液各種參數(shù)的確定3.1 漿液選擇 注漿材料采用AB,AC雙液漿,注漿材料配比見表1。3.2 漿液配制 1)按攪拌桶的容積和注漿材料的配比參數(shù)計(jì)算出配制一桶漿液所需要的水泥和水的用量。2)先在攪拌桶中加入一定量的水,再加入規(guī)定量的外加劑,強(qiáng)力攪拌3 min,然后加入一定量的水泥,強(qiáng)力攪拌均勻待用。3)在濃水玻璃中加入水,稀釋至設(shè)計(jì)濃度,攪拌均勻后待用。4)按比例進(jìn)行凝膠時(shí)間測(cè)試試驗(yàn),如果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求重新調(diào)整。5)量取水泥漿攪拌桶的體積,根據(jù)其體積及配比要求標(biāo)定須加入水的高度及需加入水泥的重量,以此控制水泥漿的配比。3.3 注漿范圍的確定 根據(jù)機(jī)械性能及以往施工經(jīng)驗(yàn)將每段注漿長(zhǎng)度設(shè)為10 m,每段開挖7 m,留3 m作為止?jié){墻。孔位布置及相關(guān)參數(shù)詳見圖1; 無收縮注漿孔位參考角度詳見表2。掌子面設(shè)計(jì)采用6列孔注漿,每排孔位環(huán)向間距600 mm,施工過程中根據(jù)注漿情況進(jìn)行調(diào)整,避免注漿出現(xiàn)死角。 注漿順序:自下而上,自遠(yuǎn)及近,自兩側(cè)向中間。3.4工藝參數(shù)的確定二重管無收縮雙液WSS工法注漿壓力參數(shù)的確定是根據(jù)計(jì)算結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)確定為如下:注漿壓力:0.5 MPa1.5 MPa;注漿終壓1.5 MPa;最高允許壓力為2.0 MPa;漿液初凝時(shí)間:10 s60 s;注入率:60%左右;注漿管孔徑:42;外插角535。3.5 工藝流程 無收縮超前預(yù)注漿工藝流程如圖2所示。4 注漿效果檢查及注入率的確定 每循環(huán)注漿施工結(jié)束后,通過在注漿體內(nèi)鉆孔,觀察砂層的水流量,確定加固范圍,達(dá)不到設(shè)計(jì)要求需進(jìn)行補(bǔ)充注漿。檢查孔的數(shù)目每個(gè)循環(huán)設(shè)2個(gè)檢查孔,長(zhǎng)度分別為3 m和9 m,角度為30和15,并檢查檢查孔內(nèi)涌水量,檢查孔涌水量小于0.2 L/min,即認(rèn)為可以開挖。經(jīng)統(tǒng)計(jì)右線50 m長(zhǎng)加固2 386.8 m3土體,注漿量為1 940 m3,平均注漿率=81.3%,各循環(huán)段的注漿率在0.71之間變化;注漿初期注漿率在1以上。綜合考慮飽和動(dòng)水砂層的物理力學(xué)性質(zhì)以及監(jiān)測(cè)得到的注漿影響范圍,正是由于飽和動(dòng)水砂層中流動(dòng)水的存在,改變了漿液的性狀,增大了漿液的擴(kuò)散范圍,按土體的孔隙與填充的理論不能正確計(jì)算需要的注漿量。因此,可以得出結(jié)論,對(duì)飽和動(dòng)水砂層進(jìn)行注漿加固,前期漿液注入率按=1考慮,后期按=0.7考慮,平均漿液注入率采用=0.8,本工程折合每延米隧道注漿量為38.6 m3/m。該經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可作為廣州地區(qū)在動(dòng)水砂層中進(jìn)行無收縮注漿量估算的依據(jù)。5 結(jié)語 本工程通過采用無收縮注漿技術(shù),有效地解決了暗挖隧道穿越動(dòng)水砂層段開挖的技術(shù)難題,保證了工程如期完工,并總結(jié)出飽和動(dòng)水砂層止水加固的工藝參數(shù)以及加固體積與注漿量之間的關(guān)系,為廣州地鐵以至國內(nèi)其他地區(qū)同等地質(zhì)條件下過動(dòng)水砂層提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。這是無收縮工法在廣州地鐵中第一次應(yīng)用,也是第一次在洞內(nèi)飽和動(dòng)水砂層地質(zhì)條件下對(duì)砂層進(jìn)行了超前加固,拓寬了淺埋暗挖法的施工領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn):1黃磊.旋噴樁與深孔化學(xué)注漿施工技術(shù)J.施工技術(shù), 2004,33(1):43-45.2畢竣夫.高壓旋噴樁對(duì)海底隧道礫砂層地質(zhì)條件的改善作用J.鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì),2006(5):27-34.3王志德,王榮權(quán).二重管無收縮WSS工法