富水砂卵石层联络通道深孔注浆加固研究

杨贵栋

摘 要：洛阳地铁1号线应-丽区间联络通道及泵房地质条件较为复杂，位于富水砂卵石层中。经研究分析，联络通道主洞及泵房均采用深孔注浆方式加固。通过对加固后的地层开挖观察、地下水位和芯样无侧限抗压强度等数据的分析，验证了深孔注浆对富水砂卵石地层注浆加固的可靠性，为今后富水砂卵石地层盾构隧道联络通道施工提供了一定的参考。

关键词：砂卵石层;联络通道;泵房;注浆

1 引言

联络通道是地铁工程区间隧道的重要组成部分，联络通道常采用隧道内暗挖施工，因加固质量缺陷出事故的情况屡见不鲜^[1]。联络通道的施工，不仅要考虑自身结构和地面建筑物安全，更要确保主隧道的稳定，减小施工灾害发生的可能性^[2]。洛阳轨道交通1号线应天门站～丽景门站区间联络通道穿越地层属于细砂层及卵石层，地层稳定性差，且上方设有多道雨污水管线，施工过程中土体加固不当极易导致周边地面发生大面积沉降、管道破裂。富水圆砾地层存在粒径较大的砾石和卵石，且潜水作为地下水富存于圆砾地层中，极易在开挖过程中发生涌水、涌砂现象，与流砂地层有着类似的地质情况。因此对富水砂卵石地层联络通道施工注浆加固技术进行研究，为今后富水砂卵石地层地铁联络通道施工具有重要现实指导意义。

2 工程概况

洛阳市城市轨道交通1号线工程应天门站～丽景门站区间，西南起中州中路与定鼎路交叉口处的应天门站，沿中州中路向东北方向敷设，最终达到中州中路与环城西路交叉口处的丽景门站，区间共设置1座联络通道（兼泵房）。区间联络通道（兼泵房）位于中州中路下方，联络通道拱顶覆土约17.81m。中州中路规划道路红线宽度60m，现状道路宽度40m，道路两侧均为现有建筑：北侧为一拖（洛阳）建筑机械有限公司，南侧为混3建筑。

区间区间联络通道（兼废水泵房）上方管线主要有：DN800雨水管（钢筋砼）覆土1.58m、DN400给水管（球墨铸铁）覆土1.31m、DN200给水管（球墨铸铁）覆土1.5m、d500污水管（钢筋砼）覆土4.0m、DN200燃气管（无缝钢管/中压）覆土1.72m、1.5x1.2电缆沟（铜线）覆土0.3m（均沿中州中路东西向布设）。

根据国内外经验，在富水砂卵石层中进行联络通道暗挖法施工时，常用的地层加固方法有降水、冷冻、旋喷和注浆等[3-5]，这些方法各有优缺点，因此，从可靠性、适用性和经济性等方面对这些方法进行了对比，最终选择了全断面深孔注浆方案。

3 地质水文

本区间联络通道处地层从上到下为③4-3细砂，渗透系数15m/d;③9-3卵石，渗透系数为80m/d; 综合评定围岩等级为Ⅵ级。分别位于桩底标高及桩底以上9.4m处，直径1800mm扩底灌注桩，设1道直径3000mm扩大头，位于桩底。本区间联络通道处地下水类型为孔隙潜水，水位高程在联络通道拱顶以上1.2米。

4 联络通道及泵房注浆浆液选择

注浆法是通过一定的压力，使浆液通过渗透、填充、劈裂等形式注入到岩土的孔隙、裂隙或空洞中，浆液固结后，地层的强度和完整性增加，渗透系数和含水量减小，从而达到加固地层和堵水的目的[3]。联络通道注浆浆液选择必须通过地质条件及地下水情况综合考虑选用哪种注浆材料。本工程根据该情况联络通道地质水文情况，选用水泥水玻璃双浆液材料：水泥标号PO 42.5，水玻璃为46波美度，水采用纯净水。通过浆液性能分析及该地层施工经验，针对本工程地层及含水情况确定本工程不同部位采用的注浆配合比，如表1所示。

5 联络通道泵房注浆方案

5.1 加固范围及要求

深孔注浆加固施工采用钻注一体钻机施工，洞内支撑架设完成后，先对右线管片钻孔进行左侧土体加固，后对左线管片钻孔进行右侧土体加固。对联络通道洞身范围及联络通道四周3m范围的土体进行加固，加固采用深孔注浆，加固完成后，各项参数指标满足要求后方可开挖联络通道。

5.2 注浆孔设计及施工工艺

在联络通道左右线对称设施注浆孔：单侧注浆孔呈现环向放射状，共设置三环注浆孔，在联络通道中线竖向再布置一列加强孔，如图1、图2所示。孔与孔之间的水平距离为300mm，竖直距离为300mm，考虑到盾构管片为曲面状，孔位偏差应控制在50mm以内。

深孔注浆加固采用环状螺旋式钻孔，在最外一圈孔位成孔后，先注入水玻璃磷酸化学浆液，填充砂卵層较大孔隙，封闭地下流动水，控制加固范围，然后注入调配好的水泥水玻璃双液浆，在加固范围内逐渐填充孔隙、挤压孔隙水，进行该孔位影响半径内的土体加固，通过注浆参数确定孔位注浆完成后，进行下个孔位施工。注浆采用由外圈向内圈逐步加固地层，排出孔隙水，注浆完成后，在联络通道开挖土体外侧形成3m厚的隔水加固层，具体施工工艺流程如图3所示。

6 注浆效果检测与分析

深孔注浆完成后，开挖观测加固效果，如图4所示。在加固地层打设探孔观测深部加固效果，探孔打设深度为4m，探孔布置呈环向布置，上部距开挖轮廓线1m水平设置两孔间隔1.5m，左右距开挖轮廓线1m竖向设置两孔间隔1.5m，联络通道中心线上下间隔1.5m布置两个探孔，共8个探孔。在每个探孔口设置接水装置，通过记录单位时间内的渗水量按照达西定律计算各个部位的近似渗透系数如表2所示。

通过表2可以看出：不通孔位处的单位时间渗水量均不通，总体特征表现为中心区域和上部区域渗水量小，渗透性小，而两侧区域渗水量较大，渗透系数较大;但是单孔最大单位渗水量为6.9×10-5L/S，相对应的渗透系数为4.188×10-8cm/s<设计渗透系数1.0×10-7cm/s。证明注浆加固对地下水的渗流路径有很好的封闭效果，在加固区域形成了稳定的封水帷幕。

在泵房止浆墙破除前在开挖轮廓范围内均匀设置4排检查孔，每排设置两个探孔，均采用取芯机抽取土体芯样，通过试验测得无侧限抗压强度，试验结果如表3，从表中可以看出： 土体强度均控制在1～4MPa 之间，注浆加固抽样的8个试件均满足设计标准（ 设计标准注浆加固强度不小于1.0MPa） 。通过试验结果显示本次注浆固结土体强度基本满足设计要求，具备了下步开挖条件。

7 结语

本联络通道及泵房所处地层地质条件及地面环境均较复杂，地下水丰富，如何做好联络通道及泵房外围土体止水及保证开挖稳定为本工程重中之重。本工程采用深孔注浆加固方式不仅有效加固开挖轮廓线以外土体，同时对泵房周围土体开挖形成新的初期支护作用，更加强了周围土体的稳定性。通过本次工程实践，证明在该种地质情况下可采用此方法进行施工。

参考文献：

[1] 张晓锋.富水圆砾地层联络通道加固选型及应用[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2016，29 （2）：50-55.

[2] 陈雪莹，谭忠盛，袁杰等.富水圆砾地层盾构隧道联络通道加固技术研究[J].土木工程学报，2017，50（增1）：105-110.

[3] 李治国，徐海廷，杨世彦.富水砂层中盾构隧道联络通道施工技术[J].隧道建设，2017，37（5）：609-117.

[4] 岳丰田，张水宾，李文勇.地铁联络通道冻结加固融沉注浆研究[J].岩土力学，2008，29（8）：2283-2286.

[5] 王二平，刁国君.地铁盾构区间联络通道施工技术[J].隧道建设，2007，增刊：551-554.