泥水盾構穿越基坑漏壓處理措施

蕭健澄

(廣深港客運專線有限責任公司，廣東廣州510623)

泥水盾構穿越基坑漏壓處理措施

蕭健澄

(廣深港客運專線有限責任公司，廣東廣州510623)

新建廣深港客運專線雙洞單線泥水平衡式盾構隧道，在穿越深圳地區一在建物流公司基坑時出現漏壓的情況。為解決此問題，根據場地和工程條件，選擇合適的加固方案——地表深孔袖閥管注漿加固地層方案，并制定相應的鉆孔處理措施和盾構施工應對措施，確保深孔袖閥管注漿質量，保證了盾構安全順利通過基坑。

泥水盾構;基坑漏壓;袖閥管;注漿加固

在盾構隧道掘進穿越軟弱地層時擊穿地層，造成地表冒漿、漏氣的情況時有發生，目前國內鐵路工程普遍采用的處理措施是注漿加固改良地層。但注漿施工工藝眾多，各注漿工藝適用的地層、施作成本、效果等不盡相同，如果注漿施工工藝和方法選擇得當，則能以較小的成本達到預期的加固效果［1-2］。本文以廣深港客運專線泥水平衡式盾構隧道穿越一在建建筑物時，出現基坑被擊穿漏壓的情況為研究對象，介紹利用袖閥管注漿加固受擾動地層，確保盾構安全順利通過基坑。

1 工程概況

廣深港客運專線S-623，S-624隧道為雙洞單線盾構隧道，由外徑為9.6m的泥水平衡式盾構機掘進施工，S-623掘進400 m后S-624始發掘進。當左線S-623掘進至S707環，刀盤里程為DK115+438時，盾構掌子面失壓嚴重，循環泥漿流失量陡增。調查發現該區段地面建筑為萬盛物流和金倉利物流公司(高6層)，且在建金倉利物流公司大樓正在進行結構底板施工，基坑中出現7處冒漿、漏氣的現象。

隧道頂部埋深為33.5 m，其中0～12 m為人工填土和淤泥質土，12～21 m為砂層地質，21～30 m為全風化花崗巖，30 m以下為中風化花崗巖。金倉利大樓基坑深約8 m，位于盾構隧道西側，基坑護壁采用φ800 mm的灌注樁，伸入基坑底部約7 m。基坑的承壓基礎為φ400 mm，φ500 mm PHC管樁，摩擦受力形式，樁長17 m。基坑邊緣距左線S-623隧道中心23.15 m，刀盤里程距基坑22 m;右線隧道距基坑最小處僅1.4 m，刀盤里程距基坑325 m(見圖1)。該基坑側壁打設有2排錨索，間距2 m梅花布置，與水平方向分別成30°，25°夾角，長度為28，22 m，距左右線隧道拱頂分別為15.2，17.7 m(見圖2)。

圖1 平面位置示意(單位:m)

圖2 剖面位置示意(單位:m)

2 加固處理方案措施確定

2.1 方案措施選擇

鑒于金倉利大樓基坑已被擊穿，冒漿漏氣，盾構繼續施工掘進已不可行，必須對漏氣范圍及基坑周邊土體進行加固、封閉處理后確保其密閉性，盾構掘進才能繼續進行。本案重點對“地表高壓旋噴加固地層方案”和“地表深孔袖閥管注漿加固地層方案”進行了深入的研究。隧道前方地層為全風化花崗巖，旋噴注漿工藝難以噴開塊石，很難達到設計的加固效果;同時因大樓基坑側壁采取了2排斜向錨索加固，不具備采用“地表高壓旋噴加固地層方案”的條件。根據場地和工程條件，最終選擇了“地表深孔袖閥管注漿加固地層方案”。

2.2 袖閥管注漿原理和優點

袖閥管主要由PVC外管、鍍鋅注漿內管、橡皮套、密封圈等組成，只能管外出漿，不能向管內返漿的單向閉合裝置，注漿原理如圖3所示。袖閥管注漿工法是在漿液經過注漿泵加壓后，通過連通管注入并聚集到袖閥管注漿管段，然后通過鉆有直徑為6 mm的泄漿孔的PVC管，在內壓力的作用下，將包裹在PVC外的橡膠圈脹開并擠碎套殼料。當壓力逐漸增大到一定程度，被加壓的漿液就會沿著地層結構產生滲透、劈裂流動。在壓力作用下劈裂裂縫不斷向外延伸，漿液在土體中充填、壓密，最后形成固結體，從而達到增加地層強度，降低地層滲透性的目的［3-4］。

圖3 袖閥管注漿原理

袖閥管注漿工藝的最大優點是可以分段、定量和間歇注漿，能較好地控制注漿范圍和注漿壓力，可進行重復注漿，且發生冒漿與串漿的可能性很小。對周邊土體起到連接作用，填充空隙，從而提高了加固區土體的抗剪切能力，減少土體變形量，減少壓力損失。在冒漿、冒水的漏壓點旁打入袖閥管，并注入水泥-水玻璃雙液漿以填充漏氣、漏水、漏漿線路的空隙，可以利用漿液補充已漏出漿液時所帶出的土體損失［5-8］。

3 袖閥管注漿加固方案及實施

3.1 注漿加固范圍的確定

根據地質剖面勘察資料及金倉利大樓基坑結構情況，其中基坑護壁灌注樁長15 m，底部處于沙層地質;基坑深8 m，基坑承壓基礎摩擦管樁長17 m，管樁底部處于全風化花崗巖地質。為確保金倉利基坑維護結構和承壓基礎的安全，減少因基坑土體擊穿、冒漿漏氣對灌注樁和管樁基底穩定性的影響，提前做好地質加固確保右線S-624盾構后續施工能夠安全通過基坑，最后決定:注漿孔鉆孔深度為基坑外32 m，下管上面6 m為實管，下面26 m為花管;基坑內為24 m，下管上面4 m為實管，下面20 m為花管。孔底嵌入中風化層2 m，覆蓋支撐管樁底部。

針對7處漏壓點，整個袖閥管注漿共計施工43孔，分2個階段實施，注漿孔布置見圖4。

圖4 注漿孔布置

第1階段(1#，2#漏壓點處理):沿基坑邊緣中線內外2 m各打設1排袖閥管注漿孔，孔間距2 m，每排15個，共計30個孔。沿基坑邊緣內外各形成一道止水帷幕，防止水和氣沿盾構隧道方向向基坑涌出，提前做好地層加固，確保右線S-624盾構安全通過基坑。

第2階段(3#，4#漏壓點處理):3#，4#漏壓點主要在基坑承壓摩擦管樁附近，注漿重點為確保管樁基底的穩定性。沿各漏壓點位周邊間隔2 m布孔，共計13孔，其中3#漏壓點9孔、4#漏壓點4孔。

3.2 施工處理工藝

3.2.1 鉆孔處理

根據地質剖面勘察資料，從地表向下注漿穿越多種地層，局部地層已在盾構掌子面壓力下受到擾動擊穿。鉆孔施作工藝如何保證最深32 m的注漿孔不塌孔、不偏移，且鉆孔能準確避開錨索，袖閥管能依據設計加固要求順利下入，是加固施工的難點。為此，鉆孔施工中采用多功能地質鉆機，鉆機能實現跟管鉆進的套管施作工藝。鉆桿為雙層，則鉆桿偏移的可能性大大降低，鉆孔的終孔偏移量能控制在20 cm之內［5］。鉆機成孔注入套殼料后，能將內鉆桿推出，保留外套管，袖閥管可沿外套管內下入，然后再拔出外套管，完成注漿孔鉆孔工藝的施作。鉆孔施工各項參數見表1。

表1 鉆孔施工各項參數

鉆孔至設計孔底標高后，從內鉆桿向孔內注入套殼料。注入套殼料后，必須立即將制作好的塑料袖閥管插至孔底，并盡量使袖閥管位于孔的中央，相鄰2節袖閥管采用套箍聯接。袖閥管接至地面后，抽出鉆孔外套管，用封口蓋蓋緊袖閥管管口，在封殼料混合液初凝后選用M20砂漿進行鉆孔封口作業［9-11］。

3.2.2 袖閥管注漿

套殼料養護1 d達到設計強度后進行注漿作業。注漿芯管下放前根據袖閥管深度配足芯管節數，并檢查芯管及注漿管頭內是否殘留結石體，清理干凈后方可下管。注漿芯管下放時，應防止地面泥漿回灌入袖閥管內，造成注漿芯管下放及提管困難［12］。本次加固施工采用ZLK-190多功能鉆機鉆孔，利用BW-150注漿機向孔內注入水泥漿-水玻璃雙液漿，注漿參數見表2。

表2 注漿參數

S-623盾構中心線距基坑外側注漿孔距離為21 m，考慮到注漿擴散半徑約為3～4 m，因此在注漿加固過程中可以忽略注漿液滲入盾構機的情況。

4 結論

1)在進行注漿加固處理時盾構機無法正常掘進，但必須要做好掌子面的保壓工作，防止因失壓造成掌子面坍塌而圍困盾構機。為減少壓氣滲漏，保證掌子面穩定，需添加高粘度膨潤土調整漿液質量，通過置換洞內泥漿，在盾構掌子面形成高質量泥膜;還需動態調整泥漿循環速度、刀盤壓力等，使掌子面壓力保持穩定，確保不漏壓，減少對前方土體的再次擾動。

2)注漿加固后盾構通過時，需適當降低掘進速度，控制在15～20 mm/min，刀盤轉速控制在0.8 r/min左右，防止掘進過程中對基坑周圍土層造成過大擾動。在掘進過程中嚴格控制好同步注漿質量，及時填充管片背后的環形間隙，同時控制好注漿壓力，防止因壓力過大而從側面擊穿基坑。調整漿液質量，適當加快漿液初凝速度，保證管片出盾尾后的穩定。

3)在盾構施工過程中要不斷對沿線建筑情況進行動態摸查，特別是堆土、存沙、挖溝、新建建筑物等情況，及時溝通協調，減少交叉施工造成的險情。

4)基坑外的1排袖閥管注漿孔在定點布設時充分考慮了基坑2排斜向錨索，做到錯位布置;同時多功能鉆機在鉆孔過程發揮良好作用，鉆孔過程順利，現場記錄未發生卡鉆頭等異常情況，鉆孔偏移量較小。

5)注漿加固后，經第三方檢測機構對管樁承載力進行檢測，滿足設計承載力要求;采用物探法對基坑底部進行了檢測，不存在空洞情況，注漿加固效果明顯。目前2臺盾構機均順利穿越了金倉利物流基坑，盾構穿越過程平穩，該大樓已建成竣工。專項方案效果明顯，為以后類似工程提供了借鑒。

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Treatment Measures for Pressure Leak of Slurry Shield Passing Nearby Foundation Pit

XIAO Jiancheng
(Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong Passenger Dedicated Line Co．，Ltd．，Guangzhou Guangdong 510600，China)

A double-hole single line slurry balance shield tunnel of the new Guangzhou－Shenzhen－Hong Kong passenger dedicated railway，which crossed the foundation pit of a logistics company under the construction stage in Shenzhen area．In order to solve the leakage pressure，according to the site and engineering conditions，the appropriate reinforcement scheme was selected，which was deep hole sleeve valve pipe grouting reinforcement formation from ground surface．T he corresponding measures of drilling treatment and shield construction were made to ensure the grouting quality of deep hole sleeve valve pipe and the safety of the shield tunneling through the foundation pit．

Slurry shield;Pressure Leak of foundation pit;Sleeve valve pipe;Grouting reinforcement

U455．43

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．12．14

1003-1995(2016)12-0049-04

(責任審編趙其文)

2016-07-14;

2016-09-27

蕭健澄(1983—)，男，工程師，碩士。