WSS工法注漿技術在地鐵施工中的應用

劉守文

（中鐵十四局，山東 濟南 250002）

1 概述

北京地鐵8 號線什剎海站--南鑼鼓巷站區間采用盾構法施工，在YDK19+432 處設置聯絡通道，通道拱頂地質為圓礫卵石層和中粗砂層，通過打孔探測知該處地層含水量極大，且地面對應位置為老四合院古舊民居， 地層變形沉降要求在8mm 之內。 聯絡通道埋深約14m，盾構區間施工期間對該處地層已有擾動，在盾構貫通后進行聯絡通道施工風險極大。 為保證聯絡通道的施工安全以及保證地面房屋不開裂甚至坍塌，擬采用WSS 工法深孔注漿加固地層， 同時為后續其它類似工程取得深孔注漿技術參數。

2 WSS 工法注漿工藝簡介

2.1 與傳統注漿工藝相比所具有的優點

本工程擬采用二重管無收縮定向旋噴WSS 工法，該工藝與傳統注漿技術相比，主要有以下優點：（1）使用電子監控技術和二重管噴射方式，使注入系統設備簡單。 （2）可以進行一次、二次切換注漿。 一次是限制注漿，二次是滲透注漿，漿液不會向注漿范圍外溢漿，從而有效保護地下環境不被污染。 （3）漿材混合液和注漿的方向性可隨時調節， 漿材的凝膠時間可以從瞬結到緩結，在土層改良時可以自由地設定，從粘性土、砂質土到富水砂礫層以及更加復雜的復合地層，土層條件適應性強。 （4）漿液分布較錨桿均勻，能有效地提高土體的整體強度，增強止水效果。（5）二次噴射可以用壓力噴射到均勻的土質顆料之間，減少了對周圍建筑的影響。 （6）二重管無收縮定向旋噴WSS 工法可應用于盾構工程加固土壤、橋墩基礎加固、基坑護坡加固及止水、穿越河床隧道與建筑物下隧道加固及止水等。

2.2 注漿材料

注漿材料分為溶液型（由A 液和B 液組成，簡稱AB 液）和懸濁液型（由A 液和C 液組成，簡稱AC 液），前者強度較低但止水效果較好，后者強度較高，施工中采用AB 液和AC 液交互使用。 現場配料時需嚴格按試驗確定的配合比進行漿液配制，并采用經過檢定的計量工具。 配比詳見表1。

表1 注漿漿液配比表

漿液實際配比可根據地層厚度、滲水量、固結硬化時間等情況進行調整，漿液標準配比見表2。

表2 漿液標準配比表

3 注漿加固施工

3.1 工藝流程

深孔注漿施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 深孔注漿施工工藝流程圖

3.2 聯絡通道注漿

3.2.1 技術參數

圖2 注漿孔布置圖

聯絡通道深孔注漿對拱頂范圍地質進行加固，其地層主要為圓礫卵石層和中粗砂層，注漿效果要求在拱頂形成保護殼，確保通道的順利施工。 通道深孔注漿采用WSS 工法A、（B）C 化學漿液，在拱頂開挖輪廓線上下各0.5m 處布設注漿孔各7個（見圖2 注漿孔布置圖），注漿孔深15m，孔徑42mm，采用后退式注漿。 具體技術參數如下：注漿擴散半徑R=1100mm；注漿壓力為0.8～2.2MPa；入漿率為A、（B）C 雙液漿約60%；初凝時間為0.5～2 分鐘，為速凝注漿；鉆桿回抽幅度約10～20cm。

3.2.2 注漿施工

（1）施工準備

為了提供深孔注漿的作業空間并方便施工，在盾構區間內設1m×1m×0.5m 排水池， 并提前在注漿影響范圍對管片進行型鋼支撐加固。 注漿孔沿豎井聯絡通道拱頂開挖輪廓線外0.4 米位置布設，共7 孔，由測量班放樣注漿孔位置。 然后使用龍門吊將注漿設備吊入井下， 安裝設備并調試， 準備下部分的鉆孔注漿。 下部分鉆孔注漿結束后，搭設腳手架，把注漿設備移至腳手架上進行上部分的鉆孔注漿。

（2）注漿程序

注漿采用后退式注漿，分段長度為1m～2m，通過鉆孔。 注A、B 漿液瞬結形成分段止漿墻。 注A、C 液滲透注漿加固前段土體交替循環的方式完成15m 的注漿作業。

1）鉆孔。 采用TXU-150D 鉆機水平鉆孔，鉆桿直徑42mm，鉆孔過程中通過操縱儀控制鉆桿角度，水平鉆孔15m 深。根據鉆孔水情況判斷前方地質狀況并做記錄， 以及時調整鉆孔參數并為注漿時漿液配比提供依據。 2）A、B 漿液填充空口管周圍空隙并瞬結加固一段土體形成止漿墻，壓力在0.8～1.2MPa 之間。 3）注A、C 漿液滲透注漿，加固止漿墻前段土體，注漿壓力控制在1.2～2.2MPa。 一段注漿完成后，拔管1m～2m，循環之前注漿步驟直至單孔注漿完成，移至下一孔（具體注漿步序見圖3 單孔注漿步序圖）。

圖3 單孔注漿步序圖

（3）注漿設備

WSS 工法深孔注漿機具設備包括水平輻射鉆機、攪拌器以及注漿泵等，設備詳見表3。

（4）注意事項

1）施工前，必須對聯絡通道開洞范圍兩側2-3 環管片進行加固， 以免注漿破壞既有盾構區間結構；2）認真檢查設備和管路， 查看是否滲漏或有其他不正常現象；3）注漿前檢查各種管路、管節連接及注漿口密封的牢固性，最好試壓，防止噴漿事故發生；4）注漿結束，須先卸壓，再放剩余漿液；5）注漿過程中，工人必須規范佩戴勞保用品，如膠皮手套、護目鏡等，防止漿液腐蝕皮膚。

表3 注漿設備表

4 加固土體質量檢查

在聯絡通道開挖輪廓外1m 采用鉆孔取芯， 對加固土體進行抗壓強度試驗。

5 聯絡通道開挖

聯絡通道開挖嚴格控制進尺不大于0.5m，分上、下導洞施工，對各導洞采用預留核心土、上下臺階法進行施工。 施工過程中詳細記錄每步地質情況， 為后續工程深孔注漿施工提供技術參數依據。

6 聯絡通道監控量測數據分析

圖4 聯絡通道地表特征點與時間關系曲線圖

圖5 聯絡通道拱頂沉降特征點與時間關系曲線圖

通過采用WSS 工法對聯絡通道富水砂卵石地質進行改良，暗挖土體的開挖穩固性提高了，沉降也得到了有效的控制。 通過監控兩層分析， 聯絡通道開挖期間地表沉降最大點沉降值為5.9mm，地表沉降趨勢如圖4 所示。 聯絡通道拱頂沉降最大點沉降值為3.0mm，拱頂沉降趨勢如圖5 所示。

7 總結

聯絡通道WSS 工法深孔注漿施工以及通道開挖過程中對地質的記錄分析， 為后續類似暗挖工程深孔注漿施工技術參數的確定提供了科學的依據。 根據地質資料總結，實現合理布設區間正線注漿孔，控制注漿壓力、調整漿液配比等，什剎海站--南鑼鼓巷站盾構區間聯絡通道順利施工， 成為北京地鐵8 號線通過一級風險源的成功案例。

WSS 工法深孔注漿工藝具有提高土體抗剪強度、 承載力，止水效果好等優點，該工法在地鐵軟巖加固、超淺埋暗挖、富水軟弱地層施工中是一項較成熟的新型施工工藝， 在地鐵施工中已有不少成功案例。

[1]地下工程淺埋暗挖技術通論[M].王夢恕.

[2]隧道工程施工要點集[M].關寶樹.