WSS注浆技术在大连地铁区间隧道下穿凌水河施工中的应用

荆 敏 成晓青

（中交一公局集团有限公司 北京 100024）

1 工程概况

大连地铁1号线区间隧道学苑广场站—海事大学站为东西走向，部分路段下穿凌水河。

本场地地下水在临近凌水河地段基岩裂隙水与海水相互连通［1］。地下水位稳定埋深1～8.3 m，高程0.34～30.52 m。

区间凌水河段属于浅埋地层、围岩差、高富水的特殊性地质情况，且河床内水位受潮水涨落影响明显。

2 工程特点、重点及难点

2.1 工程特点

（1）学海区间隧道紧临凌水一号桥桩基而过，隧道与桩基水平净距仅4.5 m左右。此外，学海区间隧道正线基本呈垂直状态下穿凌海桥，隧道与桥台竖向净距仅6 m左右。

隧道周边围岩从上向下依次为淤泥质粉质黏土、砂卵石及强风化板岩，周围地下水丰富，区间隧道施工严重威胁凌水一号桥及凌海桥的安全。

因此，地铁隧道过凌水一号及凌海桥前，必须对桥梁桩基进行更加稳妥的加固处理，同时必须加强隧道自身支护，以确保交通安全及地铁隧道顺利施工。

（2）学海区间隧道下穿凌水河段围岩情况十分差，根据现场实际反映的地质情况，必须对该段不良地层进行有效的加固处理，使得隧道能够顺利穿越，避免出现塌方及较大沉降，从而确保隧道施工及周边管线安全。

（3）地下水局部与海水连通，流量较大，降水井疏干困难，作业难度大［2］。

2.2 工程重难点

（1）区间隧道下穿凌水河、临近凌海桥、凌水一号桥，且拱顶有直径1 200 mm的自来水管及500 mm煤气管线，如何保证桥梁、管线安全及河床稳定是本工程的一大重难点。

（2）隧道拱顶穿越淤泥质粉质黏土层、卵石层，且周边环境富水，加之周边环境极其复杂，隧道开挖本身的安全性是另一大重难点。

3 总体施工方案

本着安全可靠、技术经济，且不扰动或少扰动周边土体的原则，以改善地层松散的性状，防止河道淹灌、提高地基承载力，确保桩基的稳定性为目的，总体施工方案采用二重管A、（B）C双液浆WSS工法进行注浆施工。

3.1 注浆范围

注浆范围为凌水一号桥桩基、凌海桥桥台二个构造物及区间隧道下穿凌水河，如地面没有施工作业面，采用隧道内倾斜钻孔止水帷幕注浆加固，注浆加固以12 m为一个循环段，待隧道开挖至10 m处进行下一个循环段，通过注浆加固，可显著提升隧道前方掌子面土体的强度及稳定性，减小土体孔隙率，有效提高桥桩基础的承载力及桩基稳定性，避免隧道坍塌、倒灌，确保隧道施工安全［3］。

3.2 注浆加固要求

止水系数：10-6～10-7cm／s，水平承载力≥300 kPa，单轴无侧限抗压强度≥0.5 MPa，整体无侧限抗压强度≥2.8 MPa，注浆入浆率为35%，使该地基土体承载力和稳定性达到设计要求。

4 关键施工技术

4.1 钻孔参数设计

孔径：钻孔径φ42 mm，布孔及钻孔角度按实际调整，按要求根据具体情况现场施工确定

注浆布孔间距：1.5 m×1.5 m梅花形布孔

注浆扩散直径：R＝1 000～1 500 mm

注浆压力：0.15～0.75 MPa

注浆率：35%

初凝时间：0.5～2 min，为速凝注浆

钻杆回抽：15～20 cm／步

4.2 注浆工艺流程及工艺要求

（1）工艺流程

工艺流程如图1所示。

图1 注浆工艺流程

（2）工艺要求

挂网封闭：为保证注浆过程中不漏浆，布点前先在掌子面挂网并喷射250 mm混凝土。

定孔位：依据设计图纸，在掌子面周边进行定位标识。梅花形布孔，间距1.5 m×1.5 m。孔位偏差≤20 mm，钻孔偏差≤1°。水平钻孔角度分别以8°、13°、21°、32°、37°钻孔注浆加固；上仰角度分别以 7°、16°、25°、35°、50°、69°钻孔注浆加固。

钻机就位：钻机调整钻杆角度，并就位在指定位置。

钻进成孔：严格控制钻进深度和速度，随时观察底层对钻杆的影响情况。

提升钻杆：钻进过程中匀速提升钻杆，且每次提升应≤200 mm。

浆液配比：计量工器必须经过准确校核，并按设计要求配置浆液。

注浆：压力控制范围为0.15～0.75 MPa，作业人员需密切观测浆液溢出情况，当情况异常，应停止注浆，查明原因，采取措施，异常排除后继续施工［4］。

4.3 浆液配制

A、（B）C双液浆在注入前需充分搅拌均匀，并需根据施工环境观察凝结时间。

采用双重管A（水玻璃）、C（水泥、外加剂、水）双液浆。一般施工时配比见表1（1 m3A、C液浆液中材料含量）。

表1 A、C双液浆施工配比

采用双重管A（水玻璃）、B（硫酸等外加剂和水组成［5］）化学浆液，一般施工时配比见表2（1 m3A、B液浆液中材料含量）。

表2 A、B双液浆施工配比

采用A、（B）C双液浆加固需根据实际情况具体确定。

4.4 注浆施工要点

（1）必须首先进行建（构）筑物及管线调查，明确建筑物基础及地下管线的空间位置、埋置深度。

（2）采用二重管A、（B）C双液浆进行洞内全（半）断面注浆。采取梅花形布孔，沿隧道两侧外扩3m，拱顶外扩5 m，布孔间距1.5 m×1.5 m。以12 m为一个循环段，待开挖至10m处，进行下一循环施工。

（3）隧道加固范围附近存在地面管道及其他建（构）筑物，在施工过程中必须严格控制钻孔角度、深度及注浆压力值，严密观察现场情况变化。

（4）技术指标如表3所示。

表3 技术指标

5 施工控制措施

5.1 监控量测

为确保施工安全，在施工过程中，对洞体进行动态监测，以便修改注浆参数，确保施工的顺利进行。

监测内容、方法、频率及监测点布设分别如图2及表4所示。

图2 监测点布置

5.2 注浆质量控制措施

（1）严格落实质保体系质量责任，施工前详细进行技术交底，施工过程中严格执行工艺规程。

（2）钻孔施工：根据施工图，准确布孔。

（3）坚持“三检制”，进场材料要审查、复试。

（4）配料：采用计量准确的量具，严格遵循设计给出的配方进行配料。

（5）注浆：严格控制注浆压力。当情况异常，应停止注浆，查明原因，采取措施，异常排除后继续施工。

（6）注浆完成：应制定有效措施，防止漏浆、冒浆。

（7）施工时安排专门人员记录每道工序的操作情况。

（8）监控量测：注浆期间加强监控量测，防止出现浆液溢出、地表隆起的现象［6］。

表4 监测内容、方法及频率

6 注浆效果检测

（1）注浆结束后，对前方掌子面不同区域进行钻孔，测定土体的渗透系数。对不合格的区域，需进行再次补浆［7］。

（2）将加固区内取出钻孔样品送入试验室进行相关试验。并根据所得出的物理参数对注浆效果作出评价［8-9］：

①样品的密度；

②结石的性质；

③浆液充填率、剩余孔隙率；

④无侧限抗压强度、抗剪强度；

⑤渗透性及长期渗流稳定性。

（3）采用挖探或其他方法检验止水效果和渗水的情况［10-11］。

（4）存在问题的补救措施。

因本工程地质条件、水文条件、周边环境复杂，难免存在局部止水效果不理想，施工中应及时打入注浆花管进行补浆。

7 结束语

该工程以减少隧道开挖引起的沉降及防止洞内发生涌水、涌泥为目的，在不截断河道、占用道路迁改管线的前提下，通过采用WSS超前注浆加固施工技术，并在施工中严格监控量测，成功下穿凌水河，确保了运营桥梁及周边建筑物、管线的安全。实践证明，在地铁区间隧道下穿河流施工中，应用WSS注浆工法，并在施工过程中严格控制各项注浆参数和工艺流程，是完全可行的。