砂卵石地層深孔帷幕注漿止水施工技術(shù)

石國(guó)伶 楊永亮 吳 洋

(北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100176)

砂卵石地層深孔帷幕注漿止水施工技術(shù)

石國(guó)伶 楊永亮 吳 洋

(北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100176)

結(jié)合北京地鐵14號(hào)線豐臺(tái)北路站工程現(xiàn)場(chǎng)卵石粒徑大、強(qiáng)度高、成孔困難的地質(zhì)條件，對(duì)基坑降水的難題進(jìn)行了研究，提出了注漿止水帷幕的處理方式，并闡述了注漿止水的施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)期的止水效果。

注漿止水帷幕，砂卵石地層，地質(zhì)，鉆孔

0 引言

地鐵施工中往往會(huì)遇到地下水而影響正常施工，傳統(tǒng)做法是做降水井通過(guò)抽水將地下水位降低，為基礎(chǔ)施工創(chuàng)造干作業(yè)條件。然而，在場(chǎng)地狹小的情況下無(wú)法進(jìn)行降水井施工操作時(shí)，只能通過(guò)其他方法來(lái)解決這一問(wèn)題。

本文結(jié)合北京地鐵14號(hào)線豐臺(tái)北路站的工程應(yīng)用，研究砂卵石地層深孔帷幕注漿止水施工技術(shù)。

1 工程簡(jiǎn)介

北京地鐵14號(hào)線豐臺(tái)北路站位于豐臺(tái)北路北側(cè)跨萬(wàn)壽路南延線道路(萬(wàn)豐路)，東西向布置，為三層疊落型側(cè)式車站，與地鐵9號(hào)線豐北路站呈“T”字形零距離換乘。車站主體采用明挖法施工，主體基坑總長(zhǎng)279.800 m，標(biāo)準(zhǔn)段總寬度13.800 m，總高23.450 m，頂板覆土2.90 m～3.39 m，為地下3層單跨箱形結(jié)構(gòu)。車站東側(cè)鄰近盧溝橋鄉(xiāng)政府、豐臺(tái)區(qū)人大常委會(huì)；西側(cè)為冠京飯店、公交323總站；結(jié)構(gòu)外邊線距萬(wàn)豐橋最近距離12.4 m；距冠京飯店最近距離6.5 m；距盧溝橋鄉(xiāng)政府最近距離17.5 m。

車站站位范圍內(nèi)管線眾多，沿豐北路東西走向的重大管線有7條：D2 200 mm的污水管、3 200 mm×2 000 mm的雨水方溝、3 000 mm×1 100 mm(D1 600)的雨水方溝(管)、DN1 000給水管、DN159中壓液化氣管、DN426中壓燃?xì)夤?、DN108(DN209)高壓液化氣管；車站施工時(shí)全部改移至基坑外側(cè)，各管線密貼。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

本工程車站的土層自上而下依次為人工填土、新近沉積土層、第四紀(jì)晚更新世沖洪積地層、第三紀(jì)沉積巖層。車站主體位于卵石⑤層、卵石⑦層。場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)地下水類型主要為潛水，主要含水層為卵石⑦層，主體基坑深26.52 m，基底標(biāo)高20.08 m，進(jìn)入潛水2 m～3 m，地層底部存在不透水層(礫巖層)，含水層厚度約8 m。

工程周邊環(huán)境較特殊，采用普遍使用的基坑外管井降水存在以下兩個(gè)困難：

1)車站位于豐臺(tái)北路，呈東西方向布設(shè)，主體基坑南側(cè)現(xiàn)況及改移管線共計(jì)9條，各種管線間距近乎密貼，無(wú)布設(shè)基坑外降水井的位置。

2)地層特殊，上部由力學(xué)強(qiáng)度低、透水性弱的土層組成，下部由透水性強(qiáng)的砂、礫、卵石層構(gòu)成。下部土層的透水性遠(yuǎn)大于上部土層，而且其水源補(bǔ)給充足。這種土層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，增加了基坑工程降水的難度，很難形成降水漏斗。

因此，為解決這些施工難題需采用非降水技術(shù)。綜合考慮施工工藝等各種因素，擬采用注漿止水帷幕的方式進(jìn)行處理。

3 注漿止水帷幕施工工藝

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)卵石粒徑大、強(qiáng)度高、成孔較為困難的情況，采用旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆機(jī)。該設(shè)備能夠克服現(xiàn)場(chǎng)地層成孔的困難、成孔效率高。注漿設(shè)備為進(jìn)口多功能注漿機(jī)、雙重管注漿同步拔管系統(tǒng)，其突出特點(diǎn)是：注漿機(jī)配備進(jìn)口流量計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)壓力和流量的雙控,實(shí)時(shí)顯示各注漿的流量與壓力，根據(jù)對(duì)注漿壓力的控制，一方面可以保證地層充分注漿，另一方面可以實(shí)時(shí)監(jiān)控不會(huì)過(guò)量跑漿、漏漿，造成不必要的浪費(fèi)。

履帶式液壓鉆機(jī)見(jiàn)圖1。

地層的孔隙率較大，地質(zhì)復(fù)雜不均勻，并且注漿范圍長(zhǎng)達(dá)14 m，屬于大范圍注漿。全段一次性注漿在注漿段高且大，容易造成塌孔、擴(kuò)徑等現(xiàn)象，不易保證注漿質(zhì)量。只能選用分段式注漿。分段后退式注漿是最合適的注漿方式，既能保證注漿質(zhì)量，又能實(shí)現(xiàn)注漿工程的高效經(jīng)濟(jì)。因此選用雙重管后退式注漿施工工藝。

3.1 施工工藝流程

雙重管后退式注漿施工工藝流程如圖2所示。

3.2 注漿系統(tǒng)布置圖

本工程鉆孔與注漿分開(kāi)作業(yè)，施工效率提高。注漿作業(yè)采用多管同步注漿，可實(shí)現(xiàn)一次同時(shí)注3個(gè)～5個(gè)孔。注漿系統(tǒng)連接布置如圖3所示。

3.3 注漿孔位布置

本工程采用內(nèi)外雙排注漿孔，孔間距900 mm，兩排間距600 mm梅花形交錯(cuò)布設(shè)，注漿土體可以相互咬合密實(shí)，圍護(hù)樁與注漿土體形成一體的止水帷幕墻，平面布置見(jiàn)圖4。注漿深度為現(xiàn)況水位以上2 m至礫巖層以下0.5 m，形成高度為14 m的止水帷幕墻。施工時(shí)先注外排孔，然后注樁間內(nèi)排孔，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的注漿效果。

3.4 鉆孔及安設(shè)雙重管

鉆孔按設(shè)計(jì)進(jìn)行，本工程鉆孔垂直度控制在3‰范圍內(nèi)，孔位縱橫向偏差控制在50 mm范圍內(nèi)。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，停止鉆進(jìn)，清理后放入雙重管，雙重管安設(shè)完畢，然后封口安裝拔管器，如圖5，圖6所示。

3.5 注漿

3.5.1 注漿加固參數(shù)

1)注漿深度與孔深相同，注漿壓力為1.5 MPa～2.0 MPa。

2)擴(kuò)散半徑：漿液擴(kuò)散半徑為0.5 m。

3)配合比：水灰比采用1∶1.3，之后的水泥漿液與改性水玻璃漿液按體積比1∶1配合。

4)雙重管注漿時(shí)，注漿壓力達(dá)到3.0 MPa時(shí)，止?jié){塞往上提0.1 m后，繼續(xù)注漿。

3.5.2 材料性能

1)漿液配制。

A液：水泥漿采用普通硅酸鹽P.O42.5水泥，配合比為水∶水

泥∶高效分散劑∶無(wú)收縮灌漿劑=1∶x∶0.065∶0.065。

B液：水玻璃采用濃度42 Be′，配合比為水玻璃∶明礬∶硫酸銅=1∶0.03∶0.03。

C液：速凝劑，配合比為水∶磷酸=1∶Y。

注漿時(shí)先注速凝的化學(xué)漿一定量后再注水泥—改性水玻璃雙液漿。注漿過(guò)程中這兩種漿液一直混合注漿，但樁間注漿孔以速凝的化學(xué)漿磷酸—水玻璃漿液為主，樁后一排由改性水泥—水玻璃漿液為主。

注漿時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況是否冒漿(冒漿會(huì)通過(guò)注漿管冒至地面)，冒漿采用B液與C液，不冒漿選用A液與B液，A液與B液配比1∶1，B液與C液配比為1∶1。

2)注漿參數(shù)。

配制雙液漿漿液凝膠時(shí)間為：A液與B液30 s～90 s ，B液與C液2 s～10 s。水灰比：采用水灰比為1∶1.3的水泥漿，水泥漿中添加一定比例的減水劑和無(wú)收縮灌漿劑。

3.5.3 注漿工藝

1)漿液注入。

通過(guò)雙重管將漿液壓入地層中，采用同步注3孔～6孔，一次性整體注漿方式。同時(shí)同步注3孔～6孔，可防止?jié){液流失，還可達(dá)到局部一體化。

2)注漿順序。

注漿時(shí)一定要先注樁間一排，然后過(guò)24 h以后才可注樁后一排，注樁后一排時(shí)需跳孔注漿，然后補(bǔ)中間孔時(shí)也得間隔24 h，一定要防止注漿漿液初凝前施工臨近的注漿孔。

3.5.4 注漿之后的效果

地鐵14號(hào)線豐臺(tái)北路站基坑開(kāi)挖至基底后，樁間及基底基本無(wú)滲水，能夠滿足施工需求。注漿效果見(jiàn)圖7。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵14號(hào)線豐臺(tái)北路站利用上下分段后退式雙液注漿，確保了注漿止水深度范圍內(nèi)的止水效果。通過(guò)對(duì)基坑內(nèi)外觀測(cè)井水位變化可以看出，止水帷幕實(shí)現(xiàn)了其止水效果，使基坑內(nèi)水位下降到了基底以下，滿足了基坑內(nèi)無(wú)水作業(yè)的要求。

通過(guò)對(duì)注漿工藝及漿液的改進(jìn)，使?jié){液在地層中均勻擴(kuò)散，提高了漿液結(jié)晶體的耐久性，實(shí)現(xiàn)了止水的目的，保證了工程的安全順利實(shí)施。

綜上所述，注漿止水帷幕可以廣泛采用于厚卵石地層及漂石地層，應(yīng)用前景較好。

[1] 張民慶，汪玉華，郭曉華.廣州地鐵越秀公園站注漿截水帷幕施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2002，31(1):31-32.

[2] 祝世平，王伏春，曾夏生.大紅山礦帷幕注漿治水工程及其評(píng)價(jià)[J].金屬礦山，2007(9):79-83.

[3] 王 碩,付曉健,史永杰.砂卵石地層注漿止水帷幕施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2011(6)：40-41.

On construction technique for grouting waterproof of deep hole curtain at sandy cobble stratum

Shi Guoling Yang Yongliang Wu Yang

(BeijingMunicipalConstructionGroupCo.,Ltd,Beijing100176,China)

Combining with the geological conditions at the Fengtai North Road engineering site along No.14 Beijing Subway including large cobble diameter, high strength, and difficulties in holing, the paper researches the puzzles in the foundation pit dewatering, points out the treatment for the grouting waterproof curtain, and illustrates its construction craft and technical points, so as to achieve the expected waterproof effect.

grouting waterproof curtain, sandy cobble stratum, geology, drilling

2015-05-23

石國(guó)伶(1973- ),女，工程師； 楊永亮(1970- )，男，高級(jí)工程師； 吳 洋(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)22-0087-03

TU744

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