淺析洞內(nèi)袖閥管注漿法在富水軟巖隧道下穿高層建筑物中的應(yīng)用技術(shù)

董迎娟

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島266001）

1 工程概況

中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司施工的青島市地鐵一期工程（3號線）五四廣場站～江西路站區(qū)間隧道，位于青島市香港中路與南京路下方，毗鄰青島市著名的五四廣場和青島市政府辦公大樓。區(qū)間隧道左右線長度分別為1269.6m和1298.4m。地勢起伏較大，埋深約8.0～27.0m，地面交通繁忙，人流、車流量大，地下管線種類繁多，周圍建筑物密集。隧道共下穿6座高層建筑物，分別為公共資源交易大廳、假日酒店、新貴都小區(qū)、偉東尚城小區(qū)2、3、4號樓。其中假日酒店所在位置工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較差，處于軟巖富水地層，建筑物距離隧道較近，隧道頂部距離建筑物基礎(chǔ)為11.6m，距離基礎(chǔ)下抗浮錨桿端頭僅為4m。假日酒店與隧道平面示意圖見圖1，假日酒店與隧道橫剖面示意圖見圖2。

工程地質(zhì)：

假日酒店與隧道之間的地質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖下亞帶，圍巖呈肉紅色，結(jié)構(gòu)構(gòu)造已大部分破壞，呈巖夾土或半巖半土狀，遇水易軟化、崩解，該巖堅(jiān)硬程度為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。位于巖層結(jié)構(gòu)已大部分破壞，節(jié)理裂隙極為發(fā)育的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中賦存基巖裂隙水。基巖裂隙含水層的分布及其透水性受巖石風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙發(fā)育控制，在平面和垂向上都表現(xiàn)出較明顯的不均勻性，因此不排除局部有較大涌水量的可能，根據(jù)隧道開挖過程所表露出的水文情況，該位置存在涌水出露。

2 洞內(nèi)袖閥管注漿法施工技術(shù)

2.1 袖閥管注漿法加固機(jī)理

注漿加固施工目的是用水泥填充巖層中的空隙，封堵開挖區(qū)域附近的水源通道，固結(jié)風(fēng)化巖層，達(dá)到止水和加固土體的目的。為使注漿效果能夠滿足建筑物沉降要求，采用袖閥管注漿工藝對其周圍土體進(jìn)行加固。因?yàn)樾溟y管注漿工法的機(jī)理是通過封管和注漿兩種材料進(jìn)行分次封孔和注漿，實(shí)現(xiàn)分次注漿的可能。通常，每一個(gè)工程的地質(zhì)條件、顆粒粒徑、透水性和不同地層之間交互層疊，由于不均勻地層的各層透水性不同，通過注漿的所達(dá)到的效果也不盡相同，有針對性地對注漿地層進(jìn)行分析，在可注性好的地層進(jìn)行針對性注漿，不同的地層采用不同的注漿材料，有效地填補(bǔ)地層的空隙，使地層得到有效的加固處理，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使地層特性達(dá)到同性化，并可以通過二次注漿彌補(bǔ)注漿缺陷。

2.2 洞內(nèi)袖閥管注漿法施工參數(shù)選擇

隧道采用礦山法施工，馬蹄形斷面，初支完成后隧道最大寬度5.7m，最大高度6.26m。根據(jù)隧道凈空尺寸，為保證袖閥管注漿施工與隧道開挖作業(yè)互不影響，因此搭設(shè)3m高的鉆機(jī)平臺，注漿孔采用沖擊鉆成孔。受工作面所限，鉆孔需采取60°縱向外插角度。因隧道頂部與建筑物之間的巖層厚度為11.6m，在保證不影響建筑物結(jié)構(gòu)的前提下又能起到加固其基礎(chǔ)巖層的目的，確定鉆孔深度為8m，隧道拱頂90°范圍內(nèi)打設(shè)，孔距1m×1m梅花形布置，注漿材料選用硫鋁酸鹽水泥漿。洞內(nèi)袖閥管注漿法施工參數(shù)表見表1。

表1 洞內(nèi)袖閥管注漿法施工參數(shù)表

2.3 洞內(nèi)袖閥管注漿法施工工藝流程

洞內(nèi)袖閥管注漿法施工工藝流程圖參見圖3。

2.4 袖閥管注漿法施工工藝

2.4.1 利用現(xiàn)場基準(zhǔn)點(diǎn)用全站儀按設(shè)計(jì)要求間距進(jìn)行布孔，組織相關(guān)人員對孔位進(jìn)行測量和復(fù)核，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行鉆孔施工。

2.4.2 采用地質(zhì)沖擊鉆機(jī)，鉆孔直徑90mm。

2.4.3 袖閥注漿管及注漿器、芯管：袖閥注漿管為每節(jié)長333mm、內(nèi)徑40mm、外徑56mm的硬質(zhì)塑料管，它是由鈣塑聚丙烯制造而成。注漿管內(nèi)壁光滑，接頭有螺扣，端頭有斜口，外壁有加強(qiáng)筋以提高其抗折強(qiáng)度。注漿管上開有Φ8mm的溢漿孔6個(gè)。注漿管有孔部位外表面緊緊地套著抗爆破壓力為4.5 MPa的橡膠套，橡膠套覆蓋著溢漿孔，這樣，注漿時(shí)，漿液可以通過溢漿孔進(jìn)入地層，而地層中的水和顆粒難以進(jìn)入注漿管中，從而達(dá)到注漿管的單向閥作用。

注漿器采用Φ22mm的焊接鋼管加工，一般長0.6～1m，其四周開設(shè)6個(gè)長12cm的泄?jié){孔。花管兩端各加上1個(gè)橡膠止?jié){皮碗，以形成止?jié){塞，起到止?jié){作用。

注漿芯管采用Φ22mm焊接鋼管加工，每節(jié)長2m。主要起輸送漿液作用，與注漿花管采取絲扣連接。

2.4.4 下袖閥管：在鉆孔中下入已制作好的袖閥管，而后插入套殼料管注入套殼料。

2.4.5 管線連接：在袖閥管內(nèi)下入注漿器，將注漿芯管與袖閥管內(nèi)的注漿器進(jìn)行連接。

2.4.6 制漿：按設(shè)計(jì)規(guī)定的水灰比制備水泥漿液。

2.4.7 開環(huán)注漿：將注漿器下至需要注漿的孔段，啟動(dòng)注漿泵，壓送清水，在此過程中壓力逐步提高，直到?jīng)_開橡膠袖閥及所對應(yīng)位置的套殼料，壓力回落后，泵送水泥漿液，一直注漿到設(shè)計(jì)所規(guī)定的壓力并穩(wěn)定為止；在此過程中可視需要或設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行間歇注漿，直到符合設(shè)計(jì)要求為止。

2.4.8 連續(xù)開環(huán)注漿：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，上下移動(dòng)注漿管，在需要注漿的各部位依照上述做法逐步開環(huán)注漿，直到完成所有孔段的注漿。

2.4.9 做好注漿過程中各項(xiàng)記錄：開環(huán)位置、注漿時(shí)間、注漿壓力、水泥用量、水灰比、注漿過程出現(xiàn)的特殊情況等。

2.4.10 注漿達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，清洗管路及袖閥管，拆除注漿管，進(jìn)行下一孔的注漿。

2.5 袖閥管注漿法施工常見問題的處治措施

2.5.1 孔間串漿

串漿通常由于單孔注漿量過大、注漿壓力過大速度過快、孔間距過小引起，出現(xiàn)串漿問題時(shí)，首先采取調(diào)整注漿參數(shù)，適當(dāng)減少注漿壓力和速度，或者間歇注漿后進(jìn)行跳孔注漿，跳孔距離加大，采取定量注漿控制單孔注漿量等措施防止串漿發(fā)生。

2.5.2 注漿壓力長時(shí)間不上升

注漿壓力長時(shí)間不上升，應(yīng)立即采取措施，防止?jié){液的繼續(xù)流失造成浪費(fèi)。分析原因主要有漿液濃度過稀、漿液凝膠時(shí)間過長、注漿方式控制不合理等，采用定量注漿的原則加以控制。

2．5.3 初支裂隙

本工程鉆孔注漿施工是在初支完成后進(jìn)行，因此注漿過程首先要加強(qiáng)初支下沉和收斂的監(jiān)測和觀察，防止發(fā)生由于注漿壓力過大速度過快造成初支出現(xiàn)變形或開裂等現(xiàn)象，監(jiān)測中，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即通知施工隊(duì)伍并采取措施，如降低注漿壓力、減慢注漿速度，間歇注漿、分序跳孔注漿等。

2.6 質(zhì)量保證措施

2.6.1 應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工。鉆孔施工長度及角度偏差符合要求，若現(xiàn)場鉆孔孔位因?yàn)榭陀^條件限制不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行移位并進(jìn)行計(jì)算確定參數(shù)，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充。

2.6.2 注漿材料應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)禁使用過期漿液。

2.6.3 漿液配比應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，配漿時(shí)最大誤差為±5%。

2.6.4 漿液攪拌應(yīng)均勻，水泥漿攪拌時(shí)間為3～5分鐘，但不得超過30分鐘。未攪拌均勻或沉淀的漿液嚴(yán)禁使用。

2.6.5 注漿過程中，時(shí)刻注意泵壓和流量的變化，若吸漿量很大或壓力突然下降，注漿壓力長時(shí)間不上升，應(yīng)查明原因，如工作面漏漿，可采取封堵措施。

2.6.6 注漿過程中若發(fā)生串漿時(shí)，可采取兩孔同時(shí)注漿措施。

2.6.7 注漿過程中壓力突然升高，應(yīng)及時(shí)查找原因，進(jìn)行處理。2.6.8 一臺泵發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即換上備用泵繼續(xù)注漿。

2.7 施工安全保證措施

2.7.1 注漿期間嚴(yán)格按施工要求進(jìn)行，嚴(yán)格控制注漿壓力。

2.7.2 注漿管路及連接件必須采用耐高壓裝置，當(dāng)壓力上升時(shí)，要防止管路連接部位爆裂傷人。

2.7.3 止?jié){塞要安裝固結(jié)牢固，施工期間嚴(yán)禁人員站在其沖出方向前方，以防止止?jié){塞沖出傷人。

2.7.4 注意機(jī)械使用、保養(yǎng)、維修，注意用電安全，經(jīng)常進(jìn)行檢查杜絕漏電，并派專人操作和維修，非機(jī)電修理人員不得隨意拆卸設(shè)備。

2.7.5 注意高壓注漿管路檢查，防止高壓管爆裂傷人。

3 結(jié)論

洞內(nèi)袖閥管注漿法實(shí)施以前，隧道內(nèi)初支表面滲水量較大，滲水點(diǎn)密集，水量呈線狀出露，局部出現(xiàn)涌水；由于地下水的大量流失，使假日酒店沉降速率達(dá)到1.6mm/d，累計(jì)沉降量接近預(yù)警值16mm。通過洞內(nèi)袖閥管注漿法的實(shí)施，隧道內(nèi)初支表面滲水點(diǎn)明顯減小，涌水現(xiàn)象逐漸消失，水量也從線狀漸漸變?yōu)榈螤畛雎叮辉趯?shí)施袖閥管注漿過程中，對假日酒店沉降量進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)建筑物沉降速率從1.6mm/d逐漸降至0.12mm/d,最后趨于穩(wěn)定，累計(jì)沉降量控制在17.22mm，滿足建筑物沉降量要求。通過對隧道洞頂下沉和凈空收斂檢測，收斂速度為0.10mm/d,拱頂位移速度為0.09mm/d,隧道初支趨于穩(wěn)定，滿足隧道初支變形要求。

通過以上數(shù)據(jù)分析，可以看出洞內(nèi)袖閥管注漿法對控制建筑物沉降效果明顯，施工工藝可靠，技術(shù)可行，注漿作業(yè)對隧道開挖施工不產(chǎn)生影響，可同步實(shí)施，縮短了施工工期，降低了施工成本，此外袖閥管注漿法具有注漿位置可隨意調(diào)整的特點(diǎn)，使注漿針對性大大增強(qiáng)，減小了漿液浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效果顯著。

［1］王夢恕．淺埋暗挖法設(shè)計(jì)施工問題新探[J]．地下空間,1992,12(4)：289-294．

［2］劉招偉,王夢恕．淺埋暗挖法修建廣州地鐵楊-體區(qū)間隧道工程[J]．西部探礦工程,1999,11(6)：10-12．