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,根據現場地面情況及地質特性,提出了采用無收縮漿液進行洞內注漿加固方法,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)現樁體在礫砂層中出現斷樁,后經調整旋噴樁各種參數,進行了三個月的試驗,始終未獲成功。后經過反復論證,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,根據勘察報告,其滲透系數為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改良新技術。它能夠100%將不同地質情況填充密實,改變原土體的物理性質,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整。5)量取水泥漿攪拌桶的體積,根據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 根據機械性能及以往施工經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?？孜徊贾眉跋嚓P參數詳見圖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,施工過程中根據注漿情況進行調整,避免注漿出現死角。 注漿順序:自下而上,自遠及近,自兩側向中間。3.4工藝參數的確定二重管無收縮雙液WSS工法注漿壓力參數的確定是根據計算結合以往施工經驗確定為如下: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,并檢查檢查孔內涌水量,檢查孔涌水量小于0.2 L/min,即認為可以開挖。經統(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。該經驗數據可作為廣州地區(qū)在動水砂層中進行無收縮注漿量估算的依據。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以及加固體積與注漿量之間的關系,為廣州地鐵以至國內其他地區(qū)同等地質條件下過動水砂層提供了寶貴的經驗。這是無收縮工法在廣州地鐵中第一次應用,也是第一次在洞內飽和動水砂層地質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