超前帷幕全斷面注漿法在富水地鐵暗挖隧道中的應用

王偉敏

【摘 要】青島地鐵一期工程（3號線）五江區間隧道沿線主要穿過中風化帶花崗巖和微風化花崗巖帶、強風化花崗巖上亞帶、強風化花崗巖中亞帶。地下水豐富，主要為賦存于節理裂隙極為發育的強風化花崗巖和中風化花崗巖中的基巖裂隙水。施工過程中采用超前帷幕全斷面注漿法止水，通過實踐，該方法針對破碎圍巖地段止水效果良好，操作方法簡單。

【關鍵詞】超前帷幕；全斷面；注漿；止水

0 引言

隨著地鐵線路在城市繁華地段的密集分布，地鐵暗挖隧道穿越各種建筑物的現象將頻繁出現。暗挖隧道施工對地表變形產生影響，而地表變形的極限值大小取決于地面建筑物的結構類型、結構所處周圍環境條件及它們運營的功能要求。為控制地下水流失導致地表下沉，常用的做法是進行地層注漿、隔離樁等措施。在隧道地表建筑物密集、建筑物周圍地表地下管線眾多、道路車流量大的前提下，無法采用地表注漿的方式加固建筑物基礎圍巖，隧道內注漿止水成為控制地表建筑沉降的唯一選擇。

1 工程概況

青島市地鐵一期工程（3號線）五江區間隧道位于青島市香港中路與南京路下方。區間隧道左右線長分別為1270.675m和1299.467m，采用礦山法施工。隧道埋深約為8.0m～27.0m，沿線主要穿過微風化花崗巖帶、中風化花崗巖帶、強風化花崗巖上亞帶、強風化花崗巖中亞帶，地下水主要為基巖裂隙水。隧道下穿青島市假日酒店，下穿建筑物地段隧道埋深在21m～27m，該酒店地下4層，地上25層，框架-剪力墻結構，筏板基礎+抗浮錨桿，建成于2010年。地質為強～中風化花崗巖，側墻及拱部含強風化黃斑巖夾層，地下水呈線狀出露。

2 超前帷幕全斷面注漿法簡介

在掌子面富水地段，采用掌子面超前全斷面注漿技術向孔內壓注水泥-水玻璃雙液漿，漿液擠出開挖斷面及其周圍一定范圍內的巖縫中的水，保證圍巖的裂隙被具有一定強度的漿體充填密實，并與巖體固結成一體，形成止水帷幕。注漿管以隧洞中軸為中心呈傘形布置，鉆孔直徑50mm，注漿長度為6m，每4m施作一循環，預留2m為止漿巖盤。

3 超前帷幕全斷面注漿法施工

（1）混凝土止漿墻的施工

掌子面掛雙層Φ8@200×200鋼筋網片， 噴射C25混凝土封閉掌子面，噴射厚度為25cm，形成止漿墻。

（2）注漿孔的布設

根據設計和實際情況上斷面布孔25個，鉆孔布置見圖1。

（3）鉆孔

鉆機就位：根據孔口坐標在掌子面上用紅油漆標出孔口位置，并注明孔號；利用鉆機首尾坐標差值控制豎直及水平角。孔位布好，采用YT-28風槍鉆孔和掃孔， 將Φ42鋼管頂進。

（4）埋設孔口管

鋼管外露20～30cm，管壁與孔口接觸處用麻絲填塞，再向孔口管內注雙液漿固結。孔口管起著導向作用，鉆孔安裝時要控制好外插角度。

（5）注漿材料

根據設計選用注漿材料，施工中采用硫鋁酸鹽水泥-水玻璃雙液漿進行注漿。水泥選用R.SAC42.5，水玻璃濃度采用35Be，。

（6）注漿參數控制

注漿壓力及單孔擴散半徑：終孔壓力為靜水壓力的2～3倍，單孔注漿有效擴散半徑為2m。地質參數、注漿參數見表1，注漿機參數表見表2。

漿液單孔注漿量：Q=π·R2·h·n·α·（1+β）

式中：Q—漿液注入量（m3）；R—漿液有效擴散半徑（m）；h—注漿段長度（m）；n—圍巖孔隙率；α—漿液充填系數；β—損失率。

（7）漿液施工配合比

根據現場圍巖情況、掌子面出水情況、注漿管路長短進行了漿液初凝時間試驗，最終確定合理的施工配合比，水泥凈漿按照1：1（水：水泥），水玻璃采用濃度為35Be，，水泥漿與水玻璃體積比按照1：1～1：0.8配置。

（8）注漿工藝

注漿順序：根據施工試驗，先注外圈，后內圈，先近后遠，同一圈的孔由下而上間隔施作，同時外孔各孔間距離要盡可能大一些。

注漿速度：當鉆孔涌水量大于0.8L/s，注入速度80～150 L/min；當涌水量小于0.8L/s，注入速度30～80 L/min。

注漿程序：注漿作業按照鉆孔出水測水壓、水量、壓水試驗，注漿掃孔出水，再注漿至設計長度達到結束標準的完整注漿程序進行。注漿管路接通后，先壓水2～5min，檢查注漿泵及管路系統工作是否正常。

注漿結束標準：單孔注漿壓力達到設計終壓并繼續注漿10min以上，可結束本孔注漿，單孔注漿量與設計注漿量大致相同，結束時的進漿量在20～30 L/min以下可結束本孔注漿。

異常情況的施工處理：作業面跑漿是發生比較多的一種情況，主要原因是止漿巖盤充填不密實或混凝土止漿墻灌注不密實。處理措施先用水泥漿浸泡過的麻絲填塞裂隙，并調整漿液配合比，縮短凝膠時間，若仍跑漿在漏漿處鉆淺孔注漿固結。

4 注漿效果分析

五江區間隧道左線于2012年5月3日開始下穿假日酒店。當日，掌子面在打設超前小導管時出現大股涌水，出水量達35m3/h，立即封閉掌子面，采用超前帷幕全斷面注漿法堵水。5月3日～5月7日，房屋沉降最大累計值JC22為-8.54mm，日平均變化量-1.31mm/d；地表沉降最大累計值DC09-02為-8.26mm，日平均變化量-1.32mm/d。監測點布置圖見圖2。

7月15日，通過72天超前帷幕全斷面注漿施工，建筑物沉降最大累計值JC22為-18.13mm，日平均變化量0.07mm/d；地表沉降最大累計值DC09-02為-21.82mm，日平均變化量-0.09mm/d。建筑物及地表沉降趨于穩定，沉降累計曲線圖見圖3、圖4。

5 結束語

五江區間在下穿青島市假日酒店時采用超前帷幕全斷面注漿法施工，通過總結，得到了以下結論：超前帷幕全斷面注漿法循環步進的注漿方式對掌子面涌水起到封堵作用，為隧道開挖創造無水作業環境；漿液的擴散有效地填充了圍巖空隙，控制了地表和建筑物沉降。該注漿法設備、材料常見，操作方便，施工安全、快捷。在類似工程中值得推廣使用。

[責任編輯：楊玉潔]