富水軟弱地層加固處理方法研究

【摘要】在地下工程的修建中，往往會(huì)遇到軟弱、松散以及富水地層等情況，因此，在地下洞室開挖前采用超前加固輔助工法對地層進(jìn)行加固和防水處理已經(jīng)得到非常廣泛的應(yīng)用，本文將對常見地層加固方法施工原理和使用條件進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】軟弱地層；加固；水平旋噴

目前，地層加固的方法主要超前小導(dǎo)管、大管棚加固、深孔注漿、水平旋噴樁加固和凍結(jié)法加固等等，實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)工程的地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)等情況進(jìn)行適應(yīng)性分析，選用合適的加固措施。

關(guān)鍵詞：工程；地層；加固

1、水平旋噴樁

水平旋噴超前支護(hù)作為隧道超前支護(hù)的一種方法，其使用對于消除施工前期的土體變形起到了積極的控制作用。由水平旋噴樁形成的拱棚結(jié)構(gòu)的支撐作用，從而使周圍土體得到加固，提高其抗?jié)B性能，限制了圍巖應(yīng)力的釋放，保證了隧道工作面的穩(wěn)定。水平旋噴超前支護(hù)的作用有防塌方、阻斷沉降作用、提高土層物理參數(shù)，增大地層自穩(wěn)能力，使得水平旋噴固結(jié)體與其周圍的土體成為一個(gè)整體，從而極大地增強(qiáng)了土層的自穩(wěn)能力。在隧道穿越施工中，如隧道穿越重要建筑物、重要管線等得到廣泛應(yīng)用。可適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地層。對于含大粒徑塊石、大量植物有機(jī)質(zhì)、以及地下水流速過大和已涌水的場地，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場適應(yīng)結(jié)果確定其適用性。

水平旋噴作為一種先進(jìn)的高壓灌漿加固技術(shù)，可以適應(yīng)于既有建筑物和新建建筑物地基加固，深基坑、地鐵等工程的土層加固或防水，其主要的適用范圍包括軟土地層隧道預(yù)支護(hù)，線路工程、機(jī)場、特殊場地的地基加固，土層錨固或土釘支護(hù)，快速治理中小型滑坡等。

在目前的軟弱富水地層中開挖隧道中，許多工程均采用了水平旋噴樁技術(shù)對地層實(shí)施加固，改善富水區(qū)域的滲水情況，以保證工程的安全施工。深圳地鐵大劇院～科學(xué)館區(qū)間、草橋熱力外線隧道、北京地鐵5號線崇文門-東單區(qū)間隧道和蘭渝鐵路桃樹坪隧道均采用了此種方法進(jìn)行加固。

2、后退式注漿技術(shù)

在超前預(yù)注漿施工工藝中可分為全孔一次性注漿以及分段式注漿，一般而言，對于孔深小于6m或者地層裂隙較均勻的地層可以采取全孔一次性注漿，直接將注漿管路接在孔口管上，或在孔口處設(shè)置止?jié){塞，利用孔口管進(jìn)行全孔注漿施工；而對于孔深大于6m的深孔注漿，為了適應(yīng)軟弱破碎圍巖和裂隙不均勻地層，保證注漿質(zhì)量，需要將注漿全孔分為若干段進(jìn)行注漿，同時(shí)，根據(jù)鉆孔和注漿的順序區(qū)別，又可以分為分段前進(jìn)式和后退式注漿兩種。

通常情況下，對于圍巖局部破碎但可以成孔的巖層，可以采用后退式分段注漿，一次性鉆至全孔深，然后在孔內(nèi)設(shè)置止?jié){塞，從孔底開始，對一個(gè)注漿段進(jìn)行注漿，第一分段注漿完成后便后退一個(gè)分段長度進(jìn)行第二分段注漿，如此循環(huán)作業(yè)，直到將整個(gè)注漿段完成，每個(gè)注漿分段長度宜取0.6～1.0m，湯山隧道出口病害處理和馬鞍山隧道應(yīng)用此種方法。

3、定向鉆進(jìn)技術(shù)

水平定（導(dǎo)）向鉆進(jìn)技術(shù)利用專門的水平定（導(dǎo)）向鉆機(jī)以可控鉆孔軌跡的方式，在不同地層和深度進(jìn)行鉆進(jìn)并通過監(jiān)測和控制手段抵達(dá)設(shè)計(jì)位置的施工方法。定向鉆進(jìn)和導(dǎo)向鉆進(jìn)之間并沒有嚴(yán)格的界限。由于小型定向鉆進(jìn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能、軌跡的測量控制與大中型的有所區(qū)別，國際上通用的分類方法是將直徑較小、穿越較短的小型定向鉆進(jìn)稱為導(dǎo)向鉆進(jìn)，而將直徑較大、穿越較長的大中型定向鉆進(jìn)稱為定向鉆進(jìn)。

與傳統(tǒng)開挖技術(shù)相比，定向鉆進(jìn)技術(shù)在應(yīng)用上具有以下優(yōu)勢，不開挖路面，可以盡量避免開挖施工對居民正常生活的干擾，以及對路面交通、周圍環(huán)境的破壞和不良影響，使得城市建設(shè)文明程度有所提高；通過不開挖施工，使得無法開挖（河流、建筑、重要交通干線）和不宜開挖（主干道、鬧市區(qū)、古跡、重要場所）地段的鋪管得以實(shí)施。 定向鉆進(jìn)可以按最短的合理路徑穿越河流、湖泊、鐵路、公路、城市建筑物等，施工效率高，節(jié)約材料消耗，降低施工費(fèi)用；水平定向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)可以高精度地控制施工方向、埋深，實(shí)現(xiàn)曲線鉆進(jìn)，并可使管線繞過地下障礙；具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在可比性相同的情況下，在管道鋪設(shè)方面，非開挖管線鋪設(shè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均低于開挖施工，管徑越大、埋深越大時(shí)越明顯。

在應(yīng)用方面，定向鉆進(jìn)技術(shù)適用性非常廣泛，且隨著該技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)寬。目前，不僅僅是在非開挖領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)管線的鋪設(shè)，如給排水、石油天然氣管道以及店里通信管道等等，還可以用于地下礦探、冶金工程、石油開采等領(lǐng)域。此外，在各種地基處理和環(huán)保工程中也得到了大量的應(yīng)用，如水平鉆孔注漿進(jìn)行地層加固、利用水平鉆孔降排地下水等等。北京地鐵10號線牡丹園站-健德門站區(qū)間隧道為暗挖施工隧道，焦煤集團(tuán)趙固一礦 11151 工作面采用了定向鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行煤層底板超前注漿加固應(yīng)用。

4、凍結(jié)法加固

凍結(jié)法土體加固處理是利用循環(huán)注入土體中的致冷劑與土體發(fā)生熱交換，使土層溫度降低到孔隙水冰點(diǎn)以下，孔隙水發(fā)生凍結(jié)結(jié)晶，土體強(qiáng)度急劇增大、土體成為不透水的冰土膠結(jié)體的處理方法。

凍結(jié)法的加固效果與滲透系數(shù)有關(guān)，當(dāng)土的天然含水量不小于1%，幾乎都能取得良好效果。但當(dāng)流進(jìn)凍結(jié)區(qū)水流所提供的能量的速率大于凍結(jié)設(shè)備所能吸收的能量時(shí)，凍結(jié)法將失效。一般認(rèn)為，循環(huán)致冷不得用于地下水流速超過1.5m/d的土層；液氮致冷不得用于地下水流速超過50m/d的土層。

作者簡介：

王春艷，女，19900319，漢，四川宜賓，道路橋梁方向，四川城市職業(yè)學(xué)院。