無收縮漿液在廣州地鐵動水砂層中的應用.doc

無收縮漿液在廣州地鐵動水砂層中的應用摘要:對廣州地鐵5號線珠獵區(qū)間隧道動水砂層進行了分析,根據(jù)現(xiàn)場地面情況及地質(zhì)特性,提出了采用無收縮漿液進行洞內(nèi)注漿加固方法,對無收縮漿液注漿機理進行了研究,從注漿效果看,達到了對動水砂層的加固目的,解決了在動水砂層中進行礦山法施工難題。關鍵詞:砂層,動水,無收縮,止水,加固廣州地鐵5號線珠獵區(qū)間東端130多米隧道拱頂部分進入砂層,原設計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),進行了三個月的試驗,始終未獲成功。后經(jīng)過反復論證,進行多種方案比選,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施,最后決定采用無收縮漿液進行洞內(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,正洞標準段開挖尺寸凈空為7.098 m(寬)6.8 m(高)。其穿越砂層(砂層主要為沉積巖、動態(tài)水,厚度約1.2 m3.5 m),位于隧道開挖線以下,最深處達1.8 m。根據(jù)補充勘探,總長度為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,是典型的強透水層,直接或間接通過大氣降水補給,同時受附近河流涌水影響,其水流走向為南北向,根據(jù)勘察報告,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 1)二重管無收縮注漿工法是從日本引進的具有國際先進水平的地質(zhì)改良新技術。它能夠100%將不同地質(zhì)情況填充密實,改變原土體的物理性質(zhì),增加土體的密度,提高其抗壓強度,且注材料屬于環(huán)保型,對河流及地下水無污染。2)可以進行一次、二次注入切換,回路變換裝置容易實行,所以能實行復合注入。3)二次注入材料是低粘性且凝膠時間長的浸透性注漿液,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稱WSS注漿工法,是采用二重管鉆機鉆孔至預定深度后注漿,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。注漿時漿液將顆粒間存在的水強迫擠出,使顆粒間的空隙充滿漿材并使其固結達到改良土層性狀的目的。其噴漿特性是使該土層粘結力(c)、內(nèi)摩擦角值增大,從而使地層粘結強度及密實度增加,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,強力攪拌3 min,然后加入一定量的水泥,強力攪拌均勻待用。3)在濃水玻璃中加入水,稀釋至設計濃度,攪拌均勻后待用。4)按比例進行凝膠時間測試試驗,如果達不到設計要求重新調(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)機械性能及以往施工經(jīng)驗將每段注漿長度設為10 m,每段開挖7 m,留3 m作為止?jié){墻。孔位布置及相關參數(shù)詳見圖1; 無收縮注漿孔位參考角度詳見表2。掌子面設計采用6列孔注漿,每排孔位環(huán)向間距600 mm,施工過程中根據(jù)注漿情況進行調(diào)整,避免注漿出現(xiàn)死角。 注漿順序:自下而上,自遠及近,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)計算結合以往施工經(jīng)驗確定為如下: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,達不到設計要求需進行補充注漿。檢查孔的數(shù)目每個循環(huán)設2個檢查孔,長度分別為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,即認為可以開挖。經(jīng)統(tǒng)計右線50 m長加固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。綜合考慮飽和動水砂層的物理力學性質(zhì)以及監(jiān)測得到的注漿影響范圍,正是由于飽和動水砂層中流動水的存在,改變了漿液的性狀,增大了漿液的擴散范圍,按土體的孔隙與填充的理論不能正確計算需要的注漿量。因此,可以得出結論,對飽和動水砂層進行注漿加固,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)驗數(shù)據(jù)可作為廣州地區(qū)在動水砂層中進行無收縮注漿量估算的依據(jù)。5 結語 本工程通過采用無收縮注漿技術,有效地解決了暗挖隧道穿越動水砂層段開挖的技術難題,保證了工程如期完工,并總結出飽和動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)條件下過動水砂層提供了寶貴的經(jīng)驗。這是無收縮工法在廣州地鐵中第一次應用,也是第一次在洞內(nèi)飽和動水砂層地質(zhì)條件下對砂層進行了超前加固,拓寬了淺埋暗挖法的施工領域,具有廣泛的應用前景。參考文獻:1黃磊.旋噴樁與深孔化學注漿施工技術J.施工技術, 2004,33(1):43-45.2畢竣夫.高壓旋噴樁對海底隧道礫砂層地質(zhì)條件的改善作用J.鐵道勘測與設計,2006(5):27-34.3王志德,王榮權.二重管無收縮WSS工法