泥水盾构穿越基坑漏压处理措施

萧健澄

(广深港客运专线有限责任公司，广东广州510623)

泥水盾构穿越基坑漏压处理措施

萧健澄

(广深港客运专线有限责任公司，广东广州510623)

新建广深港客运专线双洞单线泥水平衡式盾构隧道，在穿越深圳地区一在建物流公司基坑时出现漏压的情况。为解决此问题，根据场地和工程条件，选择合适的加固方案——地表深孔袖阀管注浆加固地层方案，并制定相应的钻孔处理措施和盾构施工应对措施，确保深孔袖阀管注浆质量，保证了盾构安全顺利通过基坑。

泥水盾构;基坑漏压;袖阀管;注浆加固

在盾构隧道掘进穿越软弱地层时击穿地层，造成地表冒浆、漏气的情况时有发生，目前国内铁路工程普遍采用的处理措施是注浆加固改良地层。但注浆施工工艺众多，各注浆工艺适用的地层、施作成本、效果等不尽相同，如果注浆施工工艺和方法选择得当，则能以较小的成本达到预期的加固效果［1-2］。本文以广深港客运专线泥水平衡式盾构隧道穿越一在建建筑物时，出现基坑被击穿漏压的情况为研究对象，介绍利用袖阀管注浆加固受扰动地层，确保盾构安全顺利通过基坑。

1 工程概况

广深港客运专线S-623，S-624隧道为双洞单线盾构隧道，由外径为9.6m的泥水平衡式盾构机掘进施工，S-623掘进400 m后S-624始发掘进。当左线S-623掘进至S707环，刀盘里程为DK115+438时，盾构掌子面失压严重，循环泥浆流失量陡增。调查发现该区段地面建筑为万盛物流和金仓利物流公司(高6层)，且在建金仓利物流公司大楼正在进行结构底板施工，基坑中出现7处冒浆、漏气的现象。

隧道顶部埋深为33.5 m，其中0～12 m为人工填土和淤泥质土，12～21 m为砂层地质，21～30 m为全风化花岗岩，30 m以下为中风化花岗岩。金仓利大楼基坑深约8 m，位于盾构隧道西侧，基坑护壁采用φ800 mm的灌注桩，伸入基坑底部约7 m。基坑的承压基础为φ400 mm，φ500 mm PHC管桩，摩擦受力形式，桩长17 m。基坑边缘距左线S-623隧道中心23.15 m，刀盘里程距基坑22 m;右线隧道距基坑最小处仅1.4 m，刀盘里程距基坑325 m(见图1)。该基坑侧壁打设有2排锚索，间距2 m梅花布置，与水平方向分别成30°，25°夹角，长度为28，22 m，距左右线隧道拱顶分别为15.2，17.7 m(见图2)。

图1 平面位置示意(单位:m)

图2 剖面位置示意(单位:m)

2 加固处理方案措施确定

2.1 方案措施选择

鉴于金仓利大楼基坑已被击穿，冒浆漏气，盾构继续施工掘进已不可行，必须对漏气范围及基坑周边土体进行加固、封闭处理后确保其密闭性，盾构掘进才能继续进行。本案重点对“地表高压旋喷加固地层方案”和“地表深孔袖阀管注浆加固地层方案”进行了深入的研究。隧道前方地层为全风化花岗岩，旋喷注浆工艺难以喷开块石，很难达到设计的加固效果;同时因大楼基坑侧壁采取了2排斜向锚索加固，不具备采用“地表高压旋喷加固地层方案”的条件。根据场地和工程条件，最终选择了“地表深孔袖阀管注浆加固地层方案”。

2.2 袖阀管注浆原理和优点

袖阀管主要由PVC外管、镀锌注浆内管、橡皮套、密封圈等组成，只能管外出浆，不能向管内返浆的单向闭合装置，注浆原理如图3所示。袖阀管注浆工法是在浆液经过注浆泵加压后，通过连通管注入并聚集到袖阀管注浆管段，然后通过钻有直径为6 mm的泄浆孔的PVC管，在内压力的作用下，将包裹在PVC外的橡胶圈胀开并挤碎套壳料。当压力逐渐增大到一定程度，被加压的浆液就会沿着地层结构产生渗透、劈裂流动。在压力作用下劈裂裂缝不断向外延伸，浆液在土体中充填、压密，最后形成固结体，从而达到增加地层强度，降低地层渗透性的目的［3-4］。

图3 袖阀管注浆原理

袖阀管注浆工艺的最大优点是可以分段、定量和间歇注浆，能较好地控制注浆范围和注浆压力，可进行重复注浆，且发生冒浆与串浆的可能性很小。对周边土体起到连接作用，填充空隙，从而提高了加固区土体的抗剪切能力，减少土体变形量，减少压力损失。在冒浆、冒水的漏压点旁打入袖阀管，并注入水泥-水玻璃双液浆以填充漏气、漏水、漏浆线路的空隙，可以利用浆液补充已漏出浆液时所带出的土体损失［5-8］。

3 袖阀管注浆加固方案及实施

3.1 注浆加固范围的确定

根据地质剖面勘察资料及金仓利大楼基坑结构情况，其中基坑护壁灌注桩长15 m，底部处于沙层地质;基坑深8 m，基坑承压基础摩擦管桩长17 m，管桩底部处于全风化花岗岩地质。为确保金仓利基坑维护结构和承压基础的安全，减少因基坑土体击穿、冒浆漏气对灌注桩和管桩基底稳定性的影响，提前做好地质加固确保右线S-624盾构后续施工能够安全通过基坑，最后决定:注浆孔钻孔深度为基坑外32 m，下管上面6 m为实管，下面26 m为花管;基坑内为24 m，下管上面4 m为实管，下面20 m为花管。孔底嵌入中风化层2 m，覆盖支撑管桩底部。

针对7处漏压点，整个袖阀管注浆共计施工43孔，分2个阶段实施，注浆孔布置见图4。

图4 注浆孔布置

第1阶段(1#，2#漏压点处理):沿基坑边缘中线内外2 m各打设1排袖阀管注浆孔，孔间距2 m，每排15个，共计30个孔。沿基坑边缘内外各形成一道止水帷幕，防止水和气沿盾构隧道方向向基坑涌出，提前做好地层加固，确保右线S-624盾构安全通过基坑。

第2阶段(3#，4#漏压点处理):3#，4#漏压点主要在基坑承压摩擦管桩附近，注浆重点为确保管桩基底的稳定性。沿各漏压点位周边间隔2 m布孔，共计13孔，其中3#漏压点9孔、4#漏压点4孔。

3.2 施工处理工艺

3.2.1 钻孔处理

根据地质剖面勘察资料，从地表向下注浆穿越多种地层，局部地层已在盾构掌子面压力下受到扰动击穿。钻孔施作工艺如何保证最深32 m的注浆孔不塌孔、不偏移，且钻孔能准确避开锚索，袖阀管能依据设计加固要求顺利下入，是加固施工的难点。为此，钻孔施工中采用多功能地质钻机，钻机能实现跟管钻进的套管施作工艺。钻杆为双层，则钻杆偏移的可能性大大降低，钻孔的终孔偏移量能控制在20 cm之内［5］。钻机成孔注入套壳料后，能将内钻杆推出，保留外套管，袖阀管可沿外套管内下入，然后再拔出外套管，完成注浆孔钻孔工艺的施作。钻孔施工各项参数见表1。

表1 钻孔施工各项参数

钻孔至设计孔底标高后，从内钻杆向孔内注入套壳料。注入套壳料后，必须立即将制作好的塑料袖阀管插至孔底，并尽量使袖阀管位于孔的中央，相邻2节袖阀管采用套箍联接。袖阀管接至地面后，抽出钻孔外套管，用封口盖盖紧袖阀管管口，在封壳料混合液初凝后选用M20砂浆进行钻孔封口作业［9-11］。

3.2.2 袖阀管注浆

套壳料养护1 d达到设计强度后进行注浆作业。注浆芯管下放前根据袖阀管深度配足芯管节数，并检查芯管及注浆管头内是否残留结石体，清理干净后方可下管。注浆芯管下放时，应防止地面泥浆回灌入袖阀管内，造成注浆芯管下放及提管困难［12］。本次加固施工采用ZLK-190多功能钻机钻孔，利用BW-150注浆机向孔内注入水泥浆-水玻璃双液浆，注浆参数见表2。

表2 注浆参数

S-623盾构中心线距基坑外侧注浆孔距离为21 m，考虑到注浆扩散半径约为3～4 m，因此在注浆加固过程中可以忽略注浆液渗入盾构机的情况。

4 结论

1)在进行注浆加固处理时盾构机无法正常掘进，但必须要做好掌子面的保压工作，防止因失压造成掌子面坍塌而围困盾构机。为减少压气渗漏，保证掌子面稳定，需添加高粘度膨润土调整浆液质量，通过置换洞内泥浆，在盾构掌子面形成高质量泥膜;还需动态调整泥浆循环速度、刀盘压力等，使掌子面压力保持稳定，确保不漏压，减少对前方土体的再次扰动。

2)注浆加固后盾构通过时，需适当降低掘进速度，控制在15～20 mm/min，刀盘转速控制在0.8 r/min左右，防止掘进过程中对基坑周围土层造成过大扰动。在掘进过程中严格控制好同步注浆质量，及时填充管片背后的环形间隙，同时控制好注浆压力，防止因压力过大而从侧面击穿基坑。调整浆液质量，适当加快浆液初凝速度，保证管片出盾尾后的稳定。

3)在盾构施工过程中要不断对沿线建筑情况进行动态摸查，特别是堆土、存沙、挖沟、新建建筑物等情况，及时沟通协调，减少交叉施工造成的险情。

4)基坑外的1排袖阀管注浆孔在定点布设时充分考虑了基坑2排斜向锚索，做到错位布置;同时多功能钻机在钻孔过程发挥良好作用，钻孔过程顺利，现场记录未发生卡钻头等异常情况，钻孔偏移量较小。

5)注浆加固后，经第三方检测机构对管桩承载力进行检测，满足设计承载力要求;采用物探法对基坑底部进行了检测，不存在空洞情况，注浆加固效果明显。目前2台盾构机均顺利穿越了金仓利物流基坑，盾构穿越过程平稳，该大楼已建成竣工。专项方案效果明显，为以后类似工程提供了借鉴。

［1］王建新，邓稀肥，陈寿根．下穿立交桥地铁隧道袖阀管加固技术研究［J］．隧道建设，2009(3):29，267-271．

［2］袁辉．袖阀管注浆加固深层土技术［J］．市政技术，2005 (11):396-398．

［3］周志军，何剑，吕大伟．袖阀管注浆法加固地基技术的改进与应用［J］．公路，2014(11):7-12．

［4］应金星．袖阀管注浆加固设计与施工工艺研究［J］．吉林水利，2009(7):22-25．

［5］陈广亮．注浆技术在盾构穿越沙卵石地层施工中的应用［J］．山西建筑，2010(11):311-313．

［6］陈剑，魏义山，江红，等．一种新型袖阀管双液注浆加固工法［J］．铁道建筑，2016(4):102-106．

［7］李丰果．袖阀管注浆帷幕在地铁周边建筑物保护中的应用［J］．现代隧道技术，2010(6):96-100，335．

［8］朱登元，张庆涛．袖阀管劈裂注浆加固技术数值模拟研究［J］．铁道建筑，2012(11):73-75．

［9］刘辉．盾构近距离侧穿在施深基坑风险分析及技术措施［J］．山西建筑，2015(8):194-195．

［10］陈振鹏．对盾构气压法穿越大堤海面漏气的施工处理技术［J］．上海建设科技，2016(2):45-48．

［11］李海．盾构隧道下穿建筑物控制技术和监测［J］．铁道建筑，2011(9):66-68．

［12］彭峰，刘广均．狮子洋隧道下穿珠江大堤注浆加固技术研究［J］．铁道工程学报，2010(7):55-59，142．

Treatment Measures for Pressure Leak of Slurry Shield Passing Nearby Foundation Pit

XIAO Jiancheng
(Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong Passenger Dedicated Line Co．，Ltd．，Guangzhou Guangdong 510600，China)

A double-hole single line slurry balance shield tunnel of the new Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong passenger dedicated railway，which crossed the foundation pit of a logistics company under the construction stage in Shenzhen area．In order to solve the leakage pressure，according to the site and engineering conditions，the appropriate reinforcement scheme was selected，which was deep hole sleeve valve pipe grouting reinforcement formation from ground surface．T he corresponding measures of drilling treatment and shield construction were made to ensure the grouting quality of deep hole sleeve valve pipe and the safety of the shield tunneling through the foundation pit．

Slurry shield;Pressure Leak of foundation pit;Sleeve valve pipe;Grouting reinforcement

U455．43

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．12．14

1003-1995(2016)12-0049-04

(责任审编赵其文)

2016-07-14;

2016-09-27

萧健澄(1983—)，男，工程师，硕士。