地铁区间冷冻法联络通道融沉注浆施工技术探讨

赵彬

摘 要：在富水砂层中，地铁隧道的联络通道施工一般采用冷冻法对开挖土体进行加固，但联络通道结构完成且土层停止冻结后，冻土会逐步融化，土体体积缩小，从而引起路面沉降，影响行车安全，采用融沉注浆方法可及时有效填充冻土融化后的空隙，将路面沉降控制在可控范围内。文章从注浆原则、注浆孔布置、注浆材料、施工工艺等方面对冷冻法联络通道融沉注浆施工技术进行系统阐述。

关键词：地铁;联络通道;冷冻法;融沉注浆;施工技术

中图分类号：U231.+2

1 工程概况

南昌地铁2号线翠苑路站—地铁大厦站区间联络通道兼泵房所处位置埋深约18.62 m，施工深度范围内的土层主要为粗砂、砾砂、圆砾、泥质粉砂岩。砂砾层中潜水具有微承压性，砂岩类基岩裂隙水略具承压性，但赋存量较小，潜水稳定水位埋深1.20～5.00 m，基岩裂隙水水位埋深18.30～19.30 m，粗砂、砾砂、圆砾层透水性较大。联络通道兼泵房施工前需采用冷冻法对土体进行冻结加固，联络通道主体施工结束后停止冻结，并在冻土融化过程中对四周地层进行融沉补偿注浆。

2 融沉注浆原则及注浆孔布置

2.1 注浆原则

在冻土融化过程中依照多个点位、同步、均匀、少量、多次循序渐进的原则，对土体进行及时、积极的融沉补偿注浆，并根据地面、管线、周边构（建）筑物以及通道拱顶和侧墙的沉降量和冷冻系统后台温度场的监测数据，适时调整融沉注浆量及时间间隔，控制沉降直至地层稳定、冻土融化完毕后再停止。

2.2 注浆管结构及注浆孔布置

在联络通道开挖支护时提前预埋注浆管，注浆管长度以深至初期支护后部且端部伸出结构层40 cm为宜。联络通道处注浆管预埋分为4个断面，每个断面埋设7根注浆管（通道拱顶3个，侧壁2个，底板2个），泵房四周侧壁埋设8根注浆管，共计36根注浆管。注浆管结构及预埋注浆管位置见图1、图2。

3 注浆施工

3.1 充填注浆

为了在冻土融化时减小路面沉降量进而减小融沉注浆工作量，在冻土融化进行融沉注浆之前必须先进行充填注浆。

在通道结构混凝土强度不低于设计强度70%时停止冻结，在冻土融化前及时对初期支护和冻结加固区之间的空隙以及联络通道顶部的初期支护层与主体结构层之间的空隙进行充填注浆。注浆前确保所有注浆孔阀门为开启状态，对最底层注浆孔进行注浆，注浆压力控制在0.15 MPa以内，直至上一层预埋的注浆管流出水泥浆液时暂停注浆，关闭底层注浆管阀门;继续对上一层注浆管注浆，以此类推直至顶部注浆孔完成注浆，同层各孔注浆量以使上层注浆孔返浆为止。最终顶部注浆孔注浆压力及注浆量符合要求即可停止充填注浆。

3.2 融沉注浆

3.2.1 注浆流程

联络通道施工时在预留的注浆孔内插入注浆管，注浆管采用32 mm花管，花管插入深度为冻土层厚度+初期支护厚度+主体结构壁厚。注浆前，孔口处塞入黑心棉等防止返浆材料，分3～4层进行注浆。每个孔位注浆结束后，为防止水泥浆硬化后阻塞注浆管，每次停注前均需将注浆管注满水玻璃浆液，以便后期复注。融沉注浆示意图及注浆流程见图3、图4。

3.2.2 技术要求

（1）注浆用水泥，使用前需利用80 μm的方孔筛对水泥进行筛除，其筛余量不超过5%;注浆用的水泥必须符合GB 175-2007/XG3-2018《通用硅酸盐水泥》的质量标准。出厂期超过3个月的水泥不应使用;拌制水泥浆的用水必须符合JGJ 63-2006《混凝土用水标准》的条文规定，拌浆用水温度不应高于40 ℃。

（2）选用的注浆泵输送压力不得小于最大注浆压力的1.5倍;作业前应对搅拌机易损耗部件进行检查并试运行;不得使用一次性注浆管，应选用能承受1.5倍最大注浆压力的重复性注浆管，每次注浆结束前应给注浆管内注满水玻璃浆液，确保下次注浆时管路通顺。

3.2.3 注浆顺序及注漿量

（1）将冻土按照所在部位分为5个区域进行注浆：Ⅰ区，为联络通道拱顶部分，对应注浆孔为拱顶、拱左和拱右各孔;Ⅱ区，为通道侧墙部分，对应注浆孔为左（右）侧墙孔;Ⅲ区，为泵房侧墙部分，对应注浆孔为平行通道中线布置的左（右）侧墙各孔;Ⅳ区，为泵房端头部分，对应注浆孔为垂直通道中线布置的前（后）侧墙孔;Ⅴ区，为泵房底板部分，对应注浆孔为泵房底板各注浆孔。见图5。

（2）注浆顺序由冻结壁外侧向内侧（通道内）径向进行，根据化冻情况分3～4次进行。

3.2.4 注浆监测

（1）根据冻结壁的融化程度对路面沉降监测点、通道拱顶下沉监测点、周边位移监测点进行同步注浆监测。通过控制注浆量、注浆压力，将监测点位移和沉降控制在±5 mm以内，以确保地面及周边构（建）筑物的结构安全。

（2）注浆压力过大会导致地面出现隆起，因此需将注浆压力控制在0.3～0.5 MPa，注浆流量控制在25～30L/min左右。

（3）注浆时间根据注浆压力和注浆量进行控制，满足设计要求即可暂停注浆。

（4）在冻结壁已完全融化后暂停注浆时，继续对监测点数据变量进行统计;监测点每半个月的累计实测沉降变量小于0.5 mm时，可终止融沉补偿注浆。

4 注浆材料

（1）充填注浆和融沉注浆材料均选用水泥强度等级为P.042.5级的单液水泥浆，水灰比取1 ： 1;融沉注浆封孔采用C-S双液浆，选用35～42波美度的水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃浆液1 ： 1混合注入。1 m3双液浆中，水泥浆含水泥390 kg、水310 kg，水玻璃浆液中含水玻璃235 kg、水335 kg;1 m3单液水泥浆中，含水泥780kg、水620 kg。

（2）水泥用量采用计量秤进行称重，称重误差<5%。使用普通搅拌机制备水泥浆液，其搅拌时间不得小于3min，使用高速搅拌机制备水泥浆液，其搅拌时间不得小于30 s;水泥浆自制备时起需在3 h内用完;注浆前使用温度计测量浆液温度，不得使用温度低于5 ℃或高于40 ℃的浆液。

5 结论及建议

（1）在富水砂层中，地铁隧道的联络通道施工采用冷冻法对开挖土体进行加固，同时对融化后土体进行融沉注浆，可及时有效填充冻土融化后的空隙，使路面沉降控制在容许范围内。

（2）砂层地质中水含量较大，受水的冻胀热缩影响，冻结加固土体在停止冻结、冻土融化过程中易引起路面的沉降，因此，需通过测温孔监测冻土层温度的变化速率，来确定冻土融化程度及融化速率，并根据冻土融化程度及速率进行融沉注浆;注浆时加强地表、管线、建筑物以及隧道的监测，每次依据监测数据及冻土测温数据确定注浆量、注浆压力，并按照少量多次的原则逐步将监测数据的变化控制在允许范围内。

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收稿日期 2019-11-20

责任编辑 朱开明