应用再注检验法检验初支背后回填注浆效果的探讨

2015-06-01张庆

铁道建筑 2015年8期

关键词：导洞检验法注浆

张庆

(中铁十二局集团有限公司第二工程有限公司，山西太原 030024)

应用再注检验法检验初支背后回填注浆效果的探讨

张庆

(中铁十二局集团有限公司第二工程有限公司，山西太原 030024)

再注检验法是一种新型的简便易行、成本低廉的初支背后回填注浆效果检验方法，它不需要专业人员，无需特殊的仪器设备，利用现场设备就能够进行回填注浆效果的检验。在北京地铁玉渊潭东门站主体导洞施工中，运用再注检验法进行初支背后回填注浆效果检验试验，经过统计分析，得出一组检验控制指标，并在导洞的后续施工中进行了验证，效果良好。

回填注浆效果检验再注检验法暗挖地铁砂卵石地层

初支背后回填注浆是填充初支背后孔隙的一种有效方法，目前注浆效果检测的手段和方法众多，但在现场实际应用上还存在一定的局限和不便性，仍是注浆施工技术中的一个薄弱环节。薛翊国等［1］采用 P－Q－t曲线法、物探法、检查孔法与数字摄像法综合检验注浆效果，效果良好。胡挺［2］介绍了声波检测法和钻孔变形试验，以及电磁波CT成像技术、电磁波、弹性波等注浆效果检测技术。张民庆等［3］结合P－Q－t曲线分析法、钻孔出水分析法、注浆量分析法、检查孔出水量测定、检查孔稳定分析等检查评定方法进行注浆效果评价。崔玖江等［4］简要介绍了利用注浆前后的地层渗透系数、N值、土样的物理参数，地层电阻率等判定注浆抗渗加固效果的方法，以及染色剂判别和室内试验法。付海军［5］对数字钻孔摄像技术在海底隧道含水构造注浆效果检验中的应用进行了研究。刘嘉等［6］应用瞬变电磁与地质雷达检验注浆效果。罗健［7］基于探地雷达对缺陷岩体注浆效果进行试验研究。马文涛等［8］应用高密度电法检测路基岩溶注浆效果。蒋辉等［9］应用地震散射方法对注浆效果进行检测。文献［10］提到分析法和直观检查法。以上专家学者提出诸多注浆效果检验方法，但是多数方法都需要采用专门设备，配备专业人员，检测时间长、成本高、效率慢、数据量大，对于循环多、施工频繁的初支背后回填注浆效果的检验不太实用。本文基于施工一线实际情况，就地取材，不增人员，不加设备，提出一种简单易行，成本低、效率高、速度快的回填注浆效果检验方法——再注检验法，并进行现场试验研究，探索一组科学合理的注浆量和注浆压力指标，作为注浆效果的检验标准和判断依据。

1 工程概况

车站位于月坛南街与三里河路T字交叉路口处，跨月坛南街南北向布置在三里河路下方。车站为双层三跨暗挖地下岛式车站，主体采用PBA暗挖法施工，总长256.6 m，总宽21.2 m，岛式站台宽12 m，底板埋深27.86 m，拱顶覆土约11.31 m。PBA工法导洞剖面见图1。

图1 PBA工法导洞剖面(单位:mm)

车站穿越的地层主要有卵石⑤层、粉质黏土⑥、卵石⑦层、卵石⑨层、强风化砾岩○13层、强风化泥岩○131层，其中拱顶为卵石⑤层，拱部导洞开挖范围内存在粉细砂③3层，厚度约50 cm。车站所处地层存在一层层间水，水位埋深19.80～20.80 m，含水层主要为卵石层，上层导洞位于地下水位以上。

2 回填注浆试验段施工

2.1 回填注浆参数

初期支护完成后应该及时进行回填注浆，填充初支背后空隙，控制拱顶沉降，确保地面及管线安全。初支背后回填注浆设计参数:回填注浆管沿隧道拱部设置，环向间距为2 m，沿导洞轴线纵向间距为3 m，梅花形布置，确保顶部有1根注浆管。注浆深度为初支背后0.5 m，注浆管长0.9 m。注浆材料为1∶1单液水泥浆。

2.2 试验段选取及施工

按照试验设计要求选取连续的4个回填注浆循环段进行试验，其中前两段为正常施工监控的注浆段，后两段为安排专人全过程旁站的注浆段，回填注浆施工完成后在正常段及专人监控段每段选取一个孔位进行回填检验，并进行数据的总结分析，寻求定量检验的标准。

选择车站主体的①号导洞进行回填注浆试验。回填注浆管纵向布置1环/3 m，在导洞纵向选取连续4个回填注浆循环段(12 m)为一个注浆试验段，试验段注浆孔布置见图2。回填注浆试验段要求距离开挖面下台阶初期支护封闭成环处15 m，以确保此处地层已基本稳定。正常施工段为图中第Ⅰ循环和第Ⅱ循环。专人全程监控注浆段为第Ⅲ循环和第Ⅳ循环。

图2 回填注浆孔布置(单位:mm)

2.3 回填注浆施工

注浆施工流程:搭设注浆平台→在拱部定孔位→钻孔→安装注浆管→用堵水密封材料密封管周缝隙→连接注浆管→开机注水检查管路及缝隙是否漏水→开始注浆→注水泥水玻璃双液浆固结封口→注水泥浆回填背后空隙→观察拱部浆液扩散情况，综合考虑注浆压力及注浆量，判断是否停止注浆→再次注入水泥水玻璃封口→注水清洗管路→注浆完毕。

施工要素配置:白晚两班，每班5人;YT-28型风钻、YSB-60/5型双液注浆泵、φ25输浆胶管、Q11SA-16Dg-25型闸阀、压力表(0～4 MPa)、自制储浆桶、配浆桶、孔口封闭器。

专人全程监控注浆段为里程K7+832—K7+835，第Ⅲ、第Ⅳ两个循环的回填注浆:在里程K7+832拱部布设了Ⅲ-2，Ⅲ-3，Ⅲ-4共3个孔，分别注入水泥浆0.225 m3，0.750 m3，1.125 m3，合计2.1 m3;在里程K7 +835拱部布设了Ⅳ-2，Ⅳ-3，Ⅳ-4共3个孔，分别注入水泥浆1.35 m3，1.35 m3，0.16 m3，合计2.86 m3。其中里程K7+832的Ⅲ-2，Ⅲ-4号孔采用低挡(低速)注浆，其余注浆孔位采用中档压注。

正常施工段(里程K7+823—K7+826)，在K7+ 823，K7+826处拱部分别设置3个注浆管，两处水泥浆注入量分别为2.62 m3，2.02 m3。

一般情况下，第一个进行注浆的孔可注入相对较多的浆液，而后续注浆孔的注浆量会有所下降，压力上升明显且较快。可见前孔注完后，初支背后的空隙已经有一部分得到了填充，相对而言后续空隙减少，注浆量也减少。

3 再注检验法试验

3.1 再注检验法施工

再注检验法就是在已经进行过回填注浆并充分凝固的注浆段进行再次回填注浆，通过第二次注浆的注浆量和注浆压力数据综合判断第一次回填注浆效果是否满足要求的方法。本次选取了4个孔位进行试验，分别在回填注浆两循环段中部和边部选取一点进行再注浆检验。检验孔布置见图3。

图3 检验孔布置示意(单位:mm)

检验步骤同前面所述的回填注浆施工工序，主要详细监测注浆过程，依据注浆量和注浆压力综合判定注浆效果的质量好坏。

3.2 再注检验法实施效果分析

JYK-1的P－Q－t曲线见图4(a)。可以看出，开始由于注浆压力不稳定，低压1 MPa，高压4 MPa，之后高压有所下降，低压较为稳定变幅不大，最后低压增加至2 MPa，高压又回至4 MPa，此时注浆量已经达到了0.3 m3。

JYK-2的P－Q－t曲线见图4(b)。高压低压均波动式上升，当注浆量达到0.3 m3时，注浆压力在2.0～3.6 MPa之间波动，在1.5，2 MPa时有短暂持压现象。

JYK-3的P－Q－t曲线见图4(c)。开始注浆压力迅速升高，低压达2.5 MPa，高压达3.5 MPa，之后注浆管破裂，压力随即下降，共拌制0.3 m3水泥浆液，由于突发事故只注入了0.18 m3。

JYK-4的P－Q－t曲线见图4(d)。开始注浆后高低压均逐步提高，到最后注浆压力均达到了2 MPa，注浆量累计达到了0.3 m3。其中1.8 MPa稳压25 s，1.0 MPa稳压50 s，升至2 MPa，稳压15 s。

通过上述3个检验孔的统计分析，可见注浆开始压力迅速增高，并在高位波动，之后始终处于较高的状态，在1.5 MPa上下波动，最后压力均在2.0 MPa之上，注浆量也基本上在0.3 m3，持压状态少而短，基本处于一个范围。可见试验段的回填注浆效果良好，背后空隙基本得到了很好的充填，以至于第二次注浆难以注入。

图4 4个检验孔P－Q－t曲线

4 结语

1)通过检验孔注浆过程的P－Q－t曲线，可以反映出前期的回填注浆效果较好，空隙得到了有效填充，导致再注检验时压力迅速升高，且在高位波动。

2)通过本次试验，可以提出对于本标段的一个再注检验控制标准，供后续施工参考。即再注检验开始后，压力迅速增高至＞2 MPa，当注浆量逐渐增加至0.3 m3时，注浆压力仍在2 MPa，或者＞2 MPa稳压或波动时，即可认为所检验的部位回填注浆效果达到了要求。否则可认为注浆效果不达标，需要进行补充注浆。再注检验法可以作为一种简便的判断回填注浆效果的方法进行应用。

3)本次试验选取的孔位较少，试验效果具有一定的局限性，所得检验标准仅适用于本标段。再注检验法还需在不同地质情况下进行大量试验，以得到一个较为通用的检验标准值，在更大范围推广应用。

［1］薛翊国，李术才，苏茂鑫，等．青岛胶州湾海底隧道涌水断层注浆效果综合检验方法研究［J］．岩石力学与工程学报，2011，30(7):1382-1388．

［2］胡挺．注浆及其效果检验技术的应用现状［J］．山西建筑，2008，34(32):150-151．

［3］张民庆，孙国庆．高压富水断层注浆效果检查评定方法及标准研究［J］．铁道工程学报，2009，26(11):50-55．

［4］崔玖江，崔晓青．隧道与地下工程注浆技术［M］．北京:中国建筑工业出版社，2011．

［5］付海军．数字钻孔摄像技术原理及其在海底隧道含水构造注浆效果检验中的应用研究［D］．济南:山东大学，2010．

［6］刘嘉，严琴芳．瞬变电磁与地质雷达在注浆效果检验中的应用［J］．北方交通，2014(8):120-124．

［7］罗健．基于探地雷达的缺陷岩体注浆效果评价试验研究［D］．长沙:中南林业科技大学，2014．

［8］马文涛，文江泉．高密度电法在云桂铁路路基岩溶注浆检测中的应用［J］．铁道标准设计，2015(4):35-37．

［9］蒋辉，柳超，贾超，等．地震散射方法在注浆效果检测中的应用［J］．工程地球物理学报，2015(2):260-265．

［10］北京市建设委员会．DBJ 01-96—2004 地铁暗挖隧道注浆施工技术规程［S］．北京:北京市建设委员会，2004．

(责任审编葛全红)