TSS注漿技術(shù)在天津地鐵工程中的應(yīng)用

1、tss注漿技術(shù)在天津地鐵工程中的應(yīng)用t銳”張文強（中鐵隧道集團有限公司，河南洛陽471009）摘要:研究目的:在天津地鐵逬行暗挖法施工時，由于降水對周邊環(huán)境影響比較大，不宜降水，所以注漿堵水是 一個主要輔助工法。在地層中必須進(jìn)行分段注漿可以保證注漿效果，為了解決分段注漿中的成孔難鉆機機 械體積較大、pvc塑料注漿管易受壓變形價格較高等缺點，所以研究tss注漿技術(shù)是十分必要的。研究方法:通過對tss型注漿管及其配套系統(tǒng)的研制，以及注漿參數(shù)的選擇和工藝流程注漿工藝的控 制，結(jié)合天津地鐵營口道車站1號風(fēng)機房暗挖隧道施工中的應(yīng)用進(jìn)行研究。研究結(jié)果:成功地解決了單向袖閥式小口徑注漿管工藝（tss注漿工藝

2、）。研究結(jié)論:tss具有分段可控操作簡便的特點，這樣地層加固均勻，止水效果好，tss注漿技術(shù)在天洋 地鐵中的應(yīng)用，大大地提高了工程進(jìn)度，降低了造價。尖鍵詞:tss注漿工藝;暗挖隧道;加固地層中圖分類號:u231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:aapplicatbn of tss grouthg technology h tfanjh metroding rui zhang w en qbng(tunnel engin eering gioup cq ltd of china raitvay, luoyang, hena n 471009, china)abstract: research purposes:du

3、e to the great adverse inpact on the surrounding environment, it is not suitable lo a2 dopt dewatering ill the constructbn of the m incd tunnels of tianjin mctm therefore, gmuting is one of the major assis2 ting constructbn methods adop ted in tianjin me tin however, step - by - step grouting must b

4、e adop ted 80 as lo ensure the quality of the grouting constructbn h order to overcome such disadvantages as difficult grouting hole drilling, laie size of the drilling machines, easy defonnatbn of the pvc grouting ducts and high cost of step by - step grouting, tlierefore the studies of tss groutin

5、g technobgy is extremely essentialresearch methods: tss gmuting ducts and accompanying equipment arc devebped and piopcr grouting parameters， grouting process and grouting techniques are deteimined research is carried on by means of application of tss giouting technobgy in the construction of the m

6、ined tunnel ofna 1 ventilation loom of yingkoudao statbn of tianjin metiu research results: the techniques of single - direction sleeve - valve giouting ducts of anall diameter are mastered re sea rch conclusbn s:due to such ad van tages as step - by - step and con tio liable giou ting and snip le o

7、p e ra tbn of tss due ts, un ifo ini ground con solida tons and excellent water sealing eflfec ts are ach ieved, applicatbn of tss giou ting techz nobgy in tianjin metro results in higher constructbn progress and reduced constructbn costkey words: tss grouting technobgy; m ined tunnel; giound conj&#

8、187;lidatbntss注漿技術(shù)是在小導(dǎo)管注漿的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)層的加固及堵水，近年來通過在廣州深圳杭州等地研制而成的一種新型注漿技術(shù),適用于富水粉細(xì)砂土鐵及市政工程中的應(yīng)用實踐，該技術(shù)得到了進(jìn)一步的z收稿日期：2005 - 10- 18三三作者簡介:丁銳，1968年9月出生男，高級工程師；張文強，1973年10月出生，男工程師推廣及改進(jìn),并取得了成功，同時增強了其對于不同地 層的適用性。天津地區(qū)地層多以淤泥質(zhì)粘土粉土粉砂細(xì)砂 為主，地層軟弱 含砂量高 地下水豐富,暗挖施工難殘 極大,大型暗挖工程在天津應(yīng)用尚無先例，目前天津地 區(qū)暗挖工程僅限于地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)。而暗挖施工中 如采用降水，則會

9、產(chǎn)生較大的地表沉降，不利于環(huán)境穩(wěn) 定。因此暗挖隧道施工應(yīng)保證在不降水條件下采用地 層預(yù)注漿等措施保證工作面及周邊環(huán)境的穩(wěn)定，而 tss注漿技術(shù)則由于其操作簡便靈活效果好的特點 而成為比較有效的一種洞內(nèi)注漿方法,也通過本工程 實踐首次在天津得到了成功應(yīng)用。1工程概況天津地鐵營口道站為雙層明挖車站，地鐵1號線 與3號線交匯于此，地處天津鬧市區(qū)南京路與營道、 赤峰道的交叉口，交通繁忙，周邊建筑物密集，地下管 線縱橫。營口道車站采用明挖基坑施工,1、2號風(fēng)機 房及2、3號出入口電纜通道均采用暗挖法施工，其中 1號風(fēng)機房埋深最淺跨度最大長度最長。營口道站1號風(fēng)機房位于導(dǎo)行后的南京路下方， 導(dǎo)行前該段地表

10、為城市綠地，未經(jīng)過碾壓密實處理，南 京路為天津市內(nèi)交通主干道，交通繁忙，夜間重型運輸 車輛較多;隧道覆土較淺，僅有0. 82 5 m,斷面寬度 14 74 m,高度6 8 m,長度約70 m,在隧道上覆地層中 有通訊電纜自來水 煤氣及電纜等各種市政管線穿 越，且管線周圍回填土中含有較多石屑及砂，穩(wěn)定性較 差。工程場址位于沖積平原，地形較平坦，區(qū)間隧道及 風(fēng)道主體均位于第四系全新統(tǒng)人工填土層(qml)第i陸相層(qal)第i海相層(qm)中，基底位于第i 海相層(qm)中，巖性為雜填土淤泥質(zhì)填土粉質(zhì)粘 土及粉土，雜填土成分復(fù)雜，厚度不均，粘性土多呈軟 塑流塑狀，土質(zhì)松軟，結(jié)構(gòu)松散。地下水位埋深在

11、 0. 82 4 ni,水位變幅1. 02 0 m,暗挖時易發(fā)生涌 水涌砂及坍塌現(xiàn)象。2施工方案簡介根據(jù)1號風(fēng)機房斷面大埋深淺地質(zhì)差的特點 同時考慮經(jīng)濟性及工期要求，采用分部法分兩臺階十 部進(jìn)行洞室開挖，同時輔以大管棚超前支護(hù)注漿預(yù)加 固等輔助措施。初期支護(hù)采用格柵鋼支撐+鋼筋網(wǎng)彳 噴射混凝土支護(hù)體系，中隔墻和臨吋仰拱采用工字鋼+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土作為臨時支護(hù),開挖完成后拆 除臨時支護(hù)，分部施作二次襯砌，施工過程中通過監(jiān)測 反饋系統(tǒng)及時指導(dǎo)施工。由于隧道施工難度大，周邊環(huán)境復(fù)雜，因此在隧道 開挖之前的地層預(yù)加固尤為重耍，本工程主要采用 tss注漿技術(shù)進(jìn)行地層預(yù)加固止水，通過全斷面分段 注漿對隧

12、道開挖面及周圍地層進(jìn)行固結(jié)，同時封堵地 下水，避免施工中因水土流失帶來地表沉降及工作面 失穩(wěn)。3 tss注漿系統(tǒng)及特點a 1 tss注漿管及其配套系統(tǒng)tss注漿系統(tǒng)包括注漿管體及tsa頂管、tsb 芯管、ts - c頂桿螺母、ts - d止?jié){塞等幾部分 1) o 注漿管體一般采用焊接鋼管，管壁梅花型鉆設(shè)溢漿孔， 外覆單向止?jié){片，頂管為無縫鋼管，前端與止?jié){塞相 抵，后端為頂桿螺母，注漿芯管在管口處與輸漿管路連 接，前端套至止?jié){塞,注漿時通過頂管作用止?jié){塞，封 閉漿液回流通道,漿液在壓力作用下通過注漿芯管進(jìn) 入注漿管體后沿止?jié){片向外進(jìn)入地層，同時通過止?jié){ 塞位置的移動進(jìn)行分段控制。圖1tss注漿裝

13、置示意圖a 2 tss注漿工藝特點tss注漿工藝突破了袖閥管小導(dǎo)管等其它注漿 工藝的局限性，具有如下顯著特點：(1) 施工中不需要大型鉆孔機械，給施工配套帶 來方便；(2) 采取風(fēng)鉆或風(fēng)鎬頂進(jìn)技術(shù)布設(shè)注漿管，并可 避免地層中砂土進(jìn)入管內(nèi)；(3) 布設(shè)后可實現(xiàn)多孔注漿平行作業(yè)，提高施工 進(jìn)度；(4) 相對于洞內(nèi)水平袖閥管注漿，布孔時間及材 料大大減少；(5) 易于操作，施工空間小，靈活性高；(6) 周邊注漿管可起到超前支護(hù)作用，有利于穩(wěn) 定地層。4注漿施工4 1注漿孔布設(shè)營口道站1號風(fēng)機房采用tss注漿工藝進(jìn)行全斷 面預(yù)注漿，注漿管由cbv32鋼管加工制作，長度為 3 m,加工示意圖2如圖所示。

14、周邊注漿孔沿隧道輪廓線布設(shè)，環(huán)向間距20 cm,圖2 tss注漿管加工示意圖縱向間距150 on,搭接長度50 an,外插角為12；工 作面孔梅花型布設(shè)，間距為80 cm >80 an。分部注弟 孔布設(shè)如圖3所示。超前大管棚)00000000o o o o o o周邊注漿孔o(hù) o c >工作面注漿孔圖3注漿孔分部布設(shè)圖42注漿參數(shù)選擇根據(jù)天津地區(qū)地質(zhì)條件的特殊性及工程要求，曉 道開挖預(yù)注漿擴散半徑宜控制在0. 4q 6m范圍內(nèi) 否則易對地表及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。為確定適宜于天津地區(qū)及本工程的漿液參數(shù)，釗 對天津地區(qū)地質(zhì)特點及注漿目的，對水泥-水玻璃弟 液固結(jié)體強度及配比等指標(biāo)進(jìn)行試驗，試

15、驗結(jié)果如 表1表2所示。表1漿液結(jié)石率及抗壓強度試驗結(jié)果名稱 序號水灰比水玻璃 濃慝 (be )漿玻秩 泥水體比 水一囂結(jié)石率/%1 d抗壓強度/mpa3 d抗 壓強度/mpa7 覽 壓強度/mpa1q 83211100q 4252 804. 02q 8351199. 94q 4253. 204. 331. 0321199. 64q 4256 104. 341. 0351199 94q 3104. 002 151. 5321199. 76q 025q 71. 861. 53511100q 010q 5l 1普通水泥水玻璃雙液漿結(jié)石率固結(jié)強度及凝 膠時間試驗表明，漿液水灰比越大漿液固結(jié)強度越低

16、同時漿液早期強度上升較快，對于隧道開挖是非常圭 利的。而漿液的凝膠時間除受水灰比的影響外，還旻 水玻璃濃度的影響。根據(jù)以往經(jīng)驗，凝膠時間可通為 水灰比和水玻璃濃度控制在30 s3 mill o漿液結(jié)疋 率一般認(rèn)為可達(dá)到95 %以上，通過實驗進(jìn)一步證明雙名稱水灰比水玻璃濃度水泥漿與水凝膠時間序號、(be )玻璃體枳比/si(1 84011552q 83511523q 830114841. 040116651. 035116361. 030116071. 540117881. 535117591. 5301170液漿結(jié)石率很高，對保證地層的抗?jié)B系數(shù)非常有利。表2普通水泥水玻璃雙液漿凝膠時間試驗結(jié)果

17、結(jié)合室內(nèi)試驗結(jié)果,確定適宜漿液配比為:w:c = 0. 8: 1:1質(zhì)量比),c: s = 1: 1 (體積比)，水玻璃濃 度為3035be ：4 3 tss注漿施工步驟及工藝流程1號風(fēng)機房采用tss型注漿工藝在洞內(nèi)進(jìn)行全 斷面注漿，具體施工步驟為：(1) 封閉工作面,加工注漿管；(2) 機具設(shè)備檢查，注漿泵作壓水試驗并檢查輸 漿管路；(3) 按標(biāo)定的開孔位置通過風(fēng)鉆布設(shè)注漿管；(4) 布設(shè)完成后，采用棉紗+速凝水泥砂漿將注 漿管周圍封填，以免注漿中返漿；(5) 注漿管全部布設(shè)完畢后，開始后退式分段注 漿作業(yè)，注漿順序按由下至上由外至內(nèi)的原則。tss注漿工藝流程如圖4所示。圖4 tss注漿工藝

18、流程圖44注漿工藝控制措施為確保注漿效果，注漿過程中需進(jìn)行全程動態(tài)挖 制,嚴(yán)格按照工藝標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行：(1 )為防止注漿施工過程中工作面冒漿，應(yīng)對工 作面進(jìn)行噴磴封閉，厚度不小于50 cm。為適應(yīng)注躱 孔位的定位方便，應(yīng)將工作面噴成平面,同吋通過在邊 墻上定位拉線的方法來保證混凝土的噴射厚度。(2 )將帶有止?jié){塞的芯管和頂管連接后插入到注 漿管孔底，采取后退式分段注漿工藝，分段長度一般為 0. 6 m °(3) 分段后退式注漿要特別注意止?jié){塞損壞程 度,施工過程中若發(fā)現(xiàn)止?jié){塞存在問題，應(yīng)立即更換， 以免引起注漿管堵塞，造成芯管無法拔出。(4) 注漿宜按約束tt放型注漿順序進(jìn)行設(shè)計和 施

19、工，其注漿順序原則如下：首先將群孔的三周進(jìn)行注 漿，從而達(dá)到約束的目的，以防止?jié){液過遠(yuǎn)擴散;采取 開放型注漿，由一側(cè)向另一側(cè)平行推進(jìn)，以達(dá)到排水的 目的。(5 )在軟土地層施工，可能會發(fā)生突發(fā)性的涌水 和涌砂現(xiàn)象，給施工及地面設(shè)施安全造成危害。因此 必須事先準(zhǔn)備好搶險防涌材料,如棉紗草袋方木等。5注漿效果評價經(jīng)過tss注漿預(yù)加固，隧道開挖范圍內(nèi)地層明顯 改善,開挖過程中未出現(xiàn)大的涌砂涌泥現(xiàn)象，施工期 間地層變位及環(huán)境影響均較小。監(jiān)測結(jié)果表明，地表 沉降最大為32 23 mm,位于隧道中線附近，而附近建 筑物最大沉降僅為& 36 mm ,注漿有效地保證了結(jié)構(gòu) 安全及環(huán)境穩(wěn)定。通過開挖后工

20、作面觀察，地層中可見脈狀漿液固 結(jié)體，工作面土體自穩(wěn)性增強，且無較大滲水突泥現(xiàn) 象，局部滲漏水可通過補孔注漿封堵。開挖后至初支 前及拆除臨時支撐期間洞內(nèi)結(jié)構(gòu)及洞外地表均未出現(xiàn) 變形異常。另外，為進(jìn)一步保證注漿效果，根據(jù)注漿施工記錄 數(shù)據(jù)及各項注漿參數(shù)反算地層填充率，并繪制注漿過 程p-q- t曲線(圖5)，通過理論分析評價注漿效果。圖4中可以看出，開始階段注漿施工采取低壓力 灌注，注漿壓力控制為0. 50. 7 mp“,隨著注漿的進(jìn) 行，漿液有效地填充了地層的空隙，為了使?jié){液繼續(xù)注 進(jìn)地層，注漿泵壓力逐漸提高,為保護(hù)地下管線的安 全，在滿足注漿加固要求的基礎(chǔ)上,經(jīng)過力學(xué)計算，以 及現(xiàn)場多次試驗,我們采取注漿終