北京地區電力隧道止水注漿問題的初步實踐

王新霞+張建超+元華梁+龐小軍+路懌

摘 要：北京西辛110千伏變電站至倉上110千伏變電站電力隧道結構斷面2×2.3米，初襯、二襯厚度均為0.25米，防水層厚度0.015米。結合施工現場注漿實際，重點介紹注漿加固工藝及工程量計算方法，對類似工程的注漿量控制具有借鑒意義。

關鍵詞：電力隧道；帷幕注漿；工藝；注漿量

1 工程概況

西辛110千伏變電站至倉上110千伏變電站電力隧道（順義老城區）一標段為例，本工程為解決區醫院擴建以及為結合順義老城區改造而修建的電力隧道，電力隧道主線自臥龍環島東南角現狀電力隧道預留口，沿中山西街道路永中以南向東穿越現狀京承鐵路后至中山南街折向南，至一標設計終點，本標主線共分兩段，即L1線長518m，L2線長540m，總長1058m，沿線共設豎井9座，本工程全線采用2.0×2.3m暗挖電力隧道。

2 地質、水文情況

2.1 工程地質情況

新建電力隧道主要穿越土層主要為第③大層，具體穿越土層分布情況自上而下分別是：②2粉砂層、③粉質粘土重粉質粘土層、③1砂質粉土粘質粉土層、④2細砂層。

2.2 水文情況

根據地質勘測報告，勘測期間，在鉆探深度范圍內主要觀測到2層地下水。第一層為上層滯水，含水層為砂質粉土粘質粉土②層和粉砂②2層；第二層為潛水，含水層為細砂④2層。新建隧道底板高程為26.6～27.20m，埋深11.9～11.3m，拱頂位于上層滯水和潛水層以下。

2.3 漿液選擇

根據上述各種漿液的特性及適應條件，針對本工程現場土質情況，漿液選擇如下：

3 注漿量計算及單價分析

3.1 注漿量計算

由于漿液的擴散半徑與砂層孔隙很難精密確定，為準備注漿所需的各種材料，注漿量及各項參數根據現場實際水文、地質情況通過實驗確定。

注漿量的估算公式按下式進行：

Q=Anα（1+β）

式中：

Q——總注漿量，m3；

A——注漿范圍體積，m3；

n——孔隙率，%；

α——漿液填充系數（0.7～0.9）

β——注漿材料損耗系數

設計中，nα（1+β）統稱為填充率，填充率按下表選用：

說明：（1）長度、埋深取自雷達檢測報告，埋深與帷幕重合部分扣除；

（2）覆土按照設計施工圖紙推算；

（3）為施工單位提供，超過6米寬度按照6米計；

順義老城區隧道采用馬蹄形復合襯砌，結構斷面2×2.3米，初襯、二襯厚度均為0.25米，防水層厚度0.015米。設計要求在初襯施工前進行超前帷幕注漿加固土體，加固范圍初襯輪廓外1.5米，12米為一個注漿循環，中間段為9米一個循環，每個循環開挖時留3米止漿墻。依據設計結構斷面，按照加固厚度1.5米計算，每延米帷幕注漿量（假設100%填實）=孔隙率×加固體積。詳細計算如下：

已知設計參數：R—初襯外半徑1.851m，α—外半徑對應的中心角110°，b——弦長，h——失高，s—弧長；隧道凈寬—2m，隧道直墻凈高1.85m，隧道失高0.45m。

計算公式：弓形面積=1/2[R（S-b）+bh）]，S=απ/180×R

（1）加固土層外緣斷面面積=直墻面積+弓形面積=23.3 +9.96=33.26m2

直墻面積=[2+2×（1.5+0.5+0.015）]×（1.85+1.5+0.5+0.015）=6.03×3.865=23.3m2

R計算=1.851+1.5=3.351m α計算=3.015/3.351×sina-1×2=129°

弓形面積=1/2{3.351[（129°×3.14/180×3.351）-6.03]+6.03×（0.45+1.5+0.5+0.015）}=1/2（5.06+14.863）=9.96m2

（2）加固土層內緣斷面面積=直墻面積+弓形面積=7.17+ 3.23=10.4m2

直墻面積=（2+2×0.5+2×0.015）×（1.85+0.5+0.015）=3.03× 2.365=7.17m2

弓形面積=1/2{[1.851（110°×3.14/180×1.851）-3.03]+[3.03×（0.45+0.5+0.015）] }=1/2{3.54+2.92}=3.23m2

（3）掌子面止漿墻折合每米加固量計算

第一循環長度12m=掌子面止漿墻面積×3/12m=10.4× 3/12=2.6m2

中間段循環長度9m=掌子面止漿墻面積×3/9m=10.4× 3/9=3.47m2

（4）第一循環每延米加固土層體積=1m×（加固土層外緣斷面面積—加固土層內緣斷面面積+掌子面止漿墻面積×3/12m）=1-2+3=33.26-10.4+2.6=25.46m3中間段循環每延米加固土層體積=1m×（加固土層外緣斷面面積—加固土層內緣斷面面積+掌子面止漿墻面積×3/9m）=1-2+3=33.26-10.4+3.47=26.33m3

（5）孔隙率0.39時，每延米帷幕注漿量（假設100%填實）=0.39×25.46=9.9m3（中間段為9米一個注漿循環，注漿量為0.39×26.33=10.3m3），填充率按80%計時，注漿量=7.9m3（中間段為9米一個注漿循環，注漿量為8.2m3）

（6）孔隙率0.35時，每延米帷幕注漿量（假設100%填實）=0.35×25.46=8.9m3（中間段為9米一個注漿循環，注漿量為0.35×26.33=9.2m3），填充率按80%計時，注漿量=7.1m3（中間段為9米一個注漿循環，注漿量為7.4m3）

3.2 每延米注漿量造價

注漿量一般是根據地質情況而定的，視地質情況的空隙率、加固厚度、深度而定，2.0米×2.3米的隧道一般注漿量是6～8m?，有特殊地段的注漿量還會增加。

4 結語

隧道施工地質條件千變萬化，采用注漿工藝的設計參數亦是多種多樣。具體施工中及時把握好各類注意事項，通過注漿工藝是能達到隧道圍巖固結和止水效果，同時通過注漿量的理論推算和實際測量的比較可有效地評估實際注漿質量和控制工程費用。

參考文獻

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