WSS 注浆加固技术在盾构横通道施工中的应用

汪伟

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司）

1 WSS 注浆技术概述

WSS 注浆技术，指的是利用同步注浆机对由双重管钻至预定深度的钻孔进行后退式注浆的技术[1]。注浆液分A、B、C 液三种。A 液即水玻璃溶液，具体是将水与浓度为40Be 的水玻璃按照1∶1 的体积比混合得到。B 液为磷酸溶液，采用含量85%磷酸原液与水按质量比1:10～1:15 进行混合稀释。C 液由水与P.O42.5 普通硅酸盐水泥混合而成，其质量比控制在0.75:1～1:1 之间。在双重管钻孔结束后，将A、B 液按体积比1:1 混合而成的浆液注入钻孔，不仅挤出土层颗粒间的水分，而且起到封孔的作用。最后注入由A、C 液按体积比1:1 混合而成的浆液，该浆液具有增大土层内摩擦角和粘结力的效果，进而可以增强土层密实度和粘接强度，达到加固土体的目的。

1.1 WSS 注浆技术特点

⑴钻机在使用二重管钻孔达到预定深度过程中，二重管可用混合好的双液进行注浆。在管头的30cm 混合器能实现双液充分混合。

⑵注浆管可以正反旋转进行注浆，避免出现浆液溢流和钻卡卡死现象。可节约注浆管的一次性投入成本，且有利于保护环境。

⑶浆液有两种，即悬浊型和溶液型。前者由A、C 液组成，后者则由A、B 液混合而成。考虑到浆液对土层的渗透性较强，因此使用人工来调节注浆压力以及调整浆液配比，达到管控注浆范围、调节凝结时间的效果。复合注入施工可以满足不同的施工要求。

⑷在浆液混合器的作用下，两种浆液在出管时具有良好的均匀性，防止发生堵管。

⑸通常来说，采取地面垂直注浆或者在隧道周围实施倾斜注浆可以达到土体加固的目的。注意，水平超前注浆作业在调整的注浆压力基础上开展。

⑹整个施工过程可连续作业。

⑺注浆的材料包括水泥、水玻璃、磷酸，这些材料来源广泛。

⑻钻机体型小且移动便捷，可以运用在施工环境复杂的情况下。

⑼注浆过程中，需根据现场实际情况调整浆液强度、硬化时间、渗透性能。

⑽该施工工艺具有硬化剂无毒、固结后土体不收缩、浆液不流失的特点，使地下水资源和周围环境免受污染。

⑾该工艺适用于各种土层甚至是岩层。

1.2 WSS 注浆技术适用范围

⑴地下及隧道工程。加固并改良竖井洞口周边地层的土体、地下管线保护、地面建筑物基础注浆加固等。

⑵深基坑工程。通过基坑周围土体的加固改良，防止基坑围护结构渗漏水和地面沉降塌陷，也可以有效保护基坑周围建（构）筑物和地下管线等。

⑶既有建（构）筑物以及拟建建（构）筑物的基础加固。使用WSS 注浆技术可以增强地基承载力，有效管控地基沉降量、沉降差以及沉降速率。

1.3 WSS 注浆技术工艺流程

⑴钻孔。钻孔位置及孔间距需结合扩散半径，一般在1～1.5m。

⑵设置注浆系统。在预定深度设置注浆管后，连接注浆管和注浆系统。向注浆管加入清水，使其在浆液混合器端部流出。

⑶在后盘调制好足够的浆液，以实现浆液供应的连续性。

⑷注浆。注浆过程中注意严格控制注浆压力。当某点的压力值≤设定压力时，慢慢地提升注浆管约30～50cm。根据施工需要，每孔可分段进行。在多孔情况下需按照间隔注浆的原则分孔序。

⑸注浆完成后将注浆管清洗干净，密封注浆孔使其恢复原状。

2 WSS 注浆技术在盾构横通道的应用

2.1 工程概况

珠机二期三灶隧道盾构区间位于珠海市金湾区，隧道全长2150m，线路左侧临海。区间设5 座横通道，其中2#横通道兼作泵房，主要处于淤泥、粉质黏土层和粗砂层中。设计采用φ800mm@500mm 旋喷桩进行咬合加固，加固竖向范围为横通道拱顶以上4.0m 至底以下3.0m，纵向范围为通道两侧3.0m 以内。旋喷桩采用42.5 及以上的普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为1:1～1:1.5，用于土体加固的水泥用量＞600kg/m3。旋喷桩加固后的土体渗透系数＜10-7cm/s，并且28d 后土体无侧限抗压强度应≥2MPa。

2#横通道在施工前，经现场对开挖部位管片水平探孔抽芯检测，其砂层范围内具有较大的承压水流。由于横通道所处地层受潮汐影响，对横通道周边区域进行短期排水后仍不见水流减少或水压降低现象，由此确定加固区范围内在排水后仍存在水流通道。图1 为横通道管片在水平探孔过程中出现的涌水涌沙情况。

图1 横通道管片水平探孔涌水涌沙情况

2.2 WSS 注浆加固

为了确保横通道施工的安全和消除对成型管片的影响，对开挖处管片进行WSS 注浆加固。加固完成后通过水平探孔抽芯检测加固体质量，在保证无渗漏水前提下，加固体质量符合设计要求后方可开挖。图2 为WSS土体注浆加固图，图3 为2#横通道管片WSS 注浆加固布孔图。基于布孔图和设计每延米水泥用量能够计算得到总水泥用量。

图2 2#横通道管片WSS 注浆加固示意图

图3 2#横通道管片WSS 注浆加固布孔图

为了防止注浆施工引起成型管片张裂、隆起错台、崩裂等不利影响，注浆施工严格执行技术交底要求，并加固开挖处管片，具体为：

⑴保证横通道前后环管片的连接螺栓拉紧，管片间的连接要紧密。对两侧相邻5 环管片作纵向拉紧，避免管片松弛对密封防水效果产生不利影响。

⑵开口两侧相邻各5 环管片之间，采取I18 型工字钢焊接在管片内侧，防止管片因受注浆影响而松动。在盾构隧道内部使用16、18、22 工字钢对横通道两侧2 环内管片进行支撑，在管片主要受力部位设立多个22 工字钢的支撑点，其余采用I18，每处与管片接触位置设I18 工字钢，并于管片界面增设2mm 厚橡胶垫，防止破坏管片结构，加强上下支撑点的刚度。

2.3 WSS 注浆加固质量保证措施

⑴钻孔。以施工设计图为依据安排钻孔位并复核。明确钻机钻孔的位置，双重管钻头位置误差不能超过20mm、垂直度误差则不能超过1°。使用二重管进行钻孔，观察钻机钻进的尺寸和产生的溢水情况。一旦发生涌水问题必须马上停止钻孔，对钻孔实施注浆，止水后才能继续钻孔。

⑵确保配料的计量工具检验合格，根据设计好的配比配置浆液。

⑶按照施工设计的程序注浆。控制好进浆量，注浆压力需保持在1MPa 以内。安排专业的技术人员对注浆方向进行操作，若发生孔壁、地面跑浆或者溢浆问题，暂停注浆作业，待解决问题后方可继续作业，保证土体加固的注浆量充足。

⑷注浆作业完成后应检查效果，确保不溢浆、不跑浆。

⑸由专人负责每道工序的操作记录。

⑹监测注浆全过程，避免地面发生冒水溢浆、施工加固地段地面隆起或沉降等现象。

3 WSS 注浆加固效果检测

在WSS 注浆加固施工过程中，严格管控每一项施工参数，实时监测施工过程，以防成型管片无注浆导致隆起错台、张裂、渗漏水现象。经现场水平探孔抽芯检测，加固体质量符合设计要求，横通道开挖后土体稳定，加固效果良好。图4 为WSS 注浆加固后的土体，图5 为成型管片的外观效果。

图4 WSS 注浆加固后土体

图5 成型管片外观效果

4 结语

WSS 注浆技术具有快速加固土体、施工操作简便等特点，在不同地质条件下的土体加固施工中取得广泛的应用，特别是在一些抢险工程中显示巨大的优越性。该技术成功应用于珠机二期三灶隧道盾构横通道周围土体的加固，具有一定的经济效应。随着地铁工程的快速发展，未来WSS 注浆技术的应用将越来越广泛。