浅埋暗挖地铁隧道全断面帷幕注浆施工技术

陈宏伟

摘 要：本文在深入分析实际工程的全断面帷幕注浆施工技术，提出了可行的技术方案，并对质量控制方法进行了全面的剖析，从而为帷幕注浆施工技术做出了全面的探讨，以减少由于地层失水造成的建筑物和周边管线稳定性较差的现象。可见该技术对提高施工的效果提供了重要的保障。

关键词：地铁;隧道;全断面帷幕注浆;施工技术

1 工程概况

该工程的名称主要是莞惠城际铁路GZH-6 标暗挖区间隧道，该隧道的设计起点的里程为DK33+022.303，终点里程 DK33+835.447。该隧道的围岩主要为VI级，其中隧道拱顶埋深的深度为8-10米，对地下水位进行勘测时其埋深的深度为1.30-9.0米。隧道开挖过程中掌子面岩层主要为素填土层、淤泥层、流沙层、全风化混合片麻岩层、强风化混合片麻岩层等五种岩层，这些岩层的分层更加明显。

该线路是城市的主干道，其能够穿越一些废旧的鱼塘。同时，该道路主要处于两镇交界处的位置，其道路周围的地下管线较为密集和复杂，并且种类相对较多，在加上车流量的加大，该隧道出现了堵塞的现象。特别是遇到雨季时，其顺利排水的可能性较小。

2 施工重点与难点

2.1 施工重点

该隧道内全断面帷幕注浆主要采用的就是水泥-水玻璃双液浆，在注浆施工的过程中对注浆的压力、浆液的凝固时间、注浆的量等已经成为注浆阶段的重中之重。

2.2 施工难点

根据上面的工程概况可以看出，隧道掌子面的岩层较为分明，并具有复杂多变的特征，例如：黏土层和砂层在分层上较为显著，其地下水丰富，沙层的涌水量较大。因此，在选择注浆方式时，应该对不同的砂层特点进行注浆。同时，注浆的形式或者浆液的配比等也受到不良的因素，其在选择时较为困难。

3 研究全断面帷幕注浆具体施工技术

注浆是在压力作用下，在结构物孔隙里以及地层中使用能够凝固的液体进行有效的填充，进而能够合理的改变结构物以及地层的性质和功能，具有显著的优势，如，止水、加固。土体内注入浆液以后，通常情况下首先是渗透。倘若通道不流通，将导致浆液很难进行渗透，从而会压密附近的地层，压力会越来越高，最终发生劈裂情况，进而浆液会随着裂缝进行流动、扩散。本隧道的注浆形式是帷幕注浆。注浆范围为开挖轮廓线以为3米。注浆方向为隧道挖进方向，并且一循环阶段要设置在10米。每一个注浆断施工结束以后预留下1米的位置，使其成为下一个注浆段的止浆岩盘。具体施工技术如下。

3.1 成孔施工

首先，装置孔口管。在前期阶段工作做完以后，要装置孔口管以及孔导向管，要选择无缝钢管进行安装，并且规格要使用长度1.5米，壁厚度为6毫米，直径为108毫米。并且要严格遵照施工设计方案，使用钻机进行钻孔，钻孔直径为110毫米，钻孔深度为1.5米。然后，把在钻好的孔内安装上空口管，并且在端头留下10厘米的位置。在安装完成以后使用锚固剂将孔和管的间隙填充满，在外面的部位也要堵住空隙，一般情况下使用（M20）砂浆，从而最大程度的固定住孔口管。其次，钻机就位。将钻机开到掌子面附近，严格按照施工标准调整到合理的角度和高度，从而保证钻机的控卫轴线和钻机轴线完美契合。最后，钻孔施工。钻孔采取由高到低的方式开展施工，为有效规避穿孔跑浆情况发生，一孔操作完成以后要及时给予注浆处理。并且钻孔直径要大于91毫米。注浆孔的布置要呈现辐射形状，采取从工作面到开挖方向的方式。首环施工孔外插15度，到了第二环要少2度施工，到三环要少4度施工，到四环要少6度施工，到五环要少10度施工，到六环孔施工方向要面向隧道。每次循环注浆孔要设置77个，并且孔深度大约在11.3米。需要注意的是在钻进时，要定期使用测斜仪确定具体的施工位置，并且结合钻机实际工作情况合理评估成孔的质量，有效的规避事故的发生。

3.2 注浆施工

①压水实验。在完成单孔之后，可以进行压水实验，一般使用注浆泵进行，从而保证注浆的管道能够顺畅。

②浆液调配。一般注浆材料利用普通硅酸盐水泥和水玻璃，水玻璃的浓度一般为35波美度;浆液细度模数范围控制在2.6～2.8之间，水泥浆中水和石灰的比例为1：1，在进行注浆过程中，一般采用二重管双液浆注浆的方式，将水泥与水玻璃按照1：0.6的体积比例进行注浆。

③浆液压注。地铁隧道中岩石多样且复杂，而且粘土层以及沙层的分层现象较为显著，土质差别较大，因此在进行注浆时不能只使用一种方案进行注浆，永爱根据不同演示采取不同的注浆方案。具体内容如下：对于素填层以及全风化的混合片麻岩层来说，需要利用注浆机配合钻机，采用后退式的注浆方式进行注浆，浆液的面积不超过1.5米，浆液的凝固时间在15秒左右，注浆压力在0.5～1.5兆帕之间。在进行注浆的过程中，从孔底开始进行压注，当压力达到1.5兆帕时，可以维持几分钟，使得空洞内的注浆量符合设计要求，进而后退钻杆继续进行灌浆压注，一直到钻杆从单孔中退出来，才能进行下一个孔洞的注浆;对于粘土层来说，需要利用高压劈裂后退式以及一次性注浆的方式进行单孔注浆，粘土层一般渗透性较差，所含的水分较少，采用这种方式能够提高土地的完整度。在注浆过程中，注意将注浆凝固的时间控制在10-15s，压力控制在1.8-2.0MPa，持续时间在几分钟，浆液根据设计的注浆量确定，同时采取后退钻杆的方式，持续注浆，直到钻杆公单孔中退出。高压作用会造成浆液在土体中发生劈裂，并且其会随着土体的裂缝进一步扩散，从而通过挤压提高粘土的密实程度，进而发挥止水的作用。在沙层土体中，利用劈裂压密的方式进行止水的最终效果不佳，这是由于其渗透系数与渗水量相对较大。因此，实现止水的目的就需要通过注浆形成真正的混凝土帷幕。在沙土层注浆中，单孔注浆方法主要是低压渗透往复法。在注浆过程中，其凝固时间需要控制在15-20s，成孔后，从孔底进行压注，压力到1.0MPa时后退钻杆，如此反复，指导钻杆从单孔中退出。在注浆完成后，需要对单孔及隧道的涌水量进行检查，保证其满足开挖的要求。

总结

本次工程中，注浆材料选用的是双液浆，达到了控制隧道内渗水的目的，实现了对因地层失水而造成沉降现象的有效控制，为隧道顺利开挖奠定基础。就目前而言，隧道全断面帷幕注浆止水施工中，注浆材料选用水泥水玻璃，有效克服了在采取单液浆进行注浆施工中，因为其所需要的凝结时间加长，而造成泌水通道的缺陷，并且具有较为理想的造价、操作简单、对环境及地下水污染较小等优势。其使用范围非常广泛。

参考文献

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