地鐵區間冷凍法聯絡通道融沉注漿施工技術探討

趙彬

摘 要：在富水砂層中，地鐵隧道的聯絡通道施工一般采用冷凍法對開挖土體進行加固，但聯絡通道結構完成且土層停止凍結后，凍土會逐步融化，土體體積縮小，從而引起路面沉降，影響行車安全，采用融沉注漿方法可及時有效填充凍土融化后的空隙，將路面沉降控制在可控范圍內。文章從注漿原則、注漿孔布置、注漿材料、施工工藝等方面對冷凍法聯絡通道融沉注漿施工技術進行系統闡述。

關鍵詞：地鐵;聯絡通道;冷凍法;融沉注漿;施工技術

中圖分類號：U231.+2

1 工程概況

南昌地鐵2號線翠苑路站—地鐵大廈站區間聯絡通道兼泵房所處位置埋深約18.62 m，施工深度范圍內的土層主要為粗砂、礫砂、圓礫、泥質粉砂巖。砂礫層中潛水具有微承壓性，砂巖類基巖裂隙水略具承壓性，但賦存量較小，潛水穩定水位埋深1.20～5.00 m，基巖裂隙水水位埋深18.30～19.30 m，粗砂、礫砂、圓礫層透水性較大。聯絡通道兼泵房施工前需采用冷凍法對土體進行凍結加固，聯絡通道主體施工結束后停止凍結，并在凍土融化過程中對四周地層進行融沉補償注漿。

2 融沉注漿原則及注漿孔布置

2.1 注漿原則

在凍土融化過程中依照多個點位、同步、均勻、少量、多次循序漸進的原則，對土體進行及時、積極的融沉補償注漿，并根據地面、管線、周邊構（建）筑物以及通道拱頂和側墻的沉降量和冷凍系統后臺溫度場的監測數據，適時調整融沉注漿量及時間間隔，控制沉降直至地層穩定、凍土融化完畢后再停止。

2.2 注漿管結構及注漿孔布置

在聯絡通道開挖支護時提前預埋注漿管，注漿管長度以深至初期支護后部且端部伸出結構層40 cm為宜。聯絡通道處注漿管預埋分為4個斷面，每個斷面埋設7根注漿管（通道拱頂3個，側壁2個，底板2個），泵房四周側壁埋設8根注漿管，共計36根注漿管。注漿管結構及預埋注漿管位置見圖1、圖2。

3 注漿施工

3.1 充填注漿

為了在凍土融化時減小路面沉降量進而減小融沉注漿工作量，在凍土融化進行融沉注漿之前必須先進行充填注漿。

在通道結構混凝土強度不低于設計強度70%時停止凍結，在凍土融化前及時對初期支護和凍結加固區之間的空隙以及聯絡通道頂部的初期支護層與主體結構層之間的空隙進行充填注漿。注漿前確保所有注漿孔閥門為開啟狀態，對最底層注漿孔進行注漿，注漿壓力控制在0.15 MPa以內，直至上一層預埋的注漿管流出水泥漿液時暫停注漿，關閉底層注漿管閥門;繼續對上一層注漿管注漿，以此類推直至頂部注漿孔完成注漿，同層各孔注漿量以使上層注漿孔返漿為止。最終頂部注漿孔注漿壓力及注漿量符合要求即可停止充填注漿。

3.2 融沉注漿

3.2.1 注漿流程

聯絡通道施工時在預留的注漿孔內插入注漿管，注漿管采用32 mm花管，花管插入深度為凍土層厚度+初期支護厚度+主體結構壁厚。注漿前，孔口處塞入黑心棉等防止返漿材料，分3～4層進行注漿。每個孔位注漿結束后，為防止水泥漿硬化后阻塞注漿管，每次停注前均需將注漿管注滿水玻璃漿液，以便后期復注。融沉注漿示意圖及注漿流程見圖3、圖4。

3.2.2 技術要求

（1）注漿用水泥，使用前需利用80 μm的方孔篩對水泥進行篩除，其篩余量不超過5%;注漿用的水泥必須符合GB 175-2007/XG3-2018《通用硅酸鹽水泥》的質量標準。出廠期超過3個月的水泥不應使用;拌制水泥漿的用水必須符合JGJ 63-2006《混凝土用水標準》的條文規定，拌漿用水溫度不應高于40 ℃。

（2）選用的注漿泵輸送壓力不得小于最大注漿壓力的1.5倍;作業前應對攪拌機易損耗部件進行檢查并試運行;不得使用一次性注漿管，應選用能承受1.5倍最大注漿壓力的重復性注漿管，每次注漿結束前應給注漿管內注滿水玻璃漿液，確保下次注漿時管路通順。

3.2.3 注漿順序及注漿量

（1）將凍土按照所在部位分為5個區域進行注漿：Ⅰ區，為聯絡通道拱頂部分，對應注漿孔為拱頂、拱左和拱右各孔;Ⅱ區，為通道側墻部分，對應注漿孔為左（右）側墻孔;Ⅲ區，為泵房側墻部分，對應注漿孔為平行通道中線布置的左（右）側墻各孔;Ⅳ區，為泵房端頭部分，對應注漿孔為垂直通道中線布置的前（后）側墻孔;Ⅴ區，為泵房底板部分，對應注漿孔為泵房底板各注漿孔。見圖5。

（2）注漿順序由凍結壁外側向內側（通道內）徑向進行，根據化凍情況分3～4次進行。

3.2.4 注漿監測

（1）根據凍結壁的融化程度對路面沉降監測點、通道拱頂下沉監測點、周邊位移監測點進行同步注漿監測。通過控制注漿量、注漿壓力，將監測點位移和沉降控制在±5 mm以內，以確保地面及周邊構（建）筑物的結構安全。

（2）注漿壓力過大會導致地面出現隆起，因此需將注漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，注漿流量控制在25～30L/min左右。

（3）注漿時間根據注漿壓力和注漿量進行控制，滿足設計要求即可暫停注漿。

（4）在凍結壁已完全融化后暫停注漿時，繼續對監測點數據變量進行統計;監測點每半個月的累計實測沉降變量小于0.5 mm時，可終止融沉補償注漿。

4 注漿材料

（1）充填注漿和融沉注漿材料均選用水泥強度等級為P.042.5級的單液水泥漿，水灰比取1 ： 1;融沉注漿封孔采用C-S雙液漿，選用35～42波美度的水玻璃漿液，水泥漿與水玻璃漿液1 ： 1混合注入。1 m3雙液漿中，水泥漿含水泥390 kg、水310 kg，水玻璃漿液中含水玻璃235 kg、水335 kg;1 m3單液水泥漿中，含水泥780kg、水620 kg。

（2）水泥用量采用計量秤進行稱重，稱重誤差<5%。使用普通攪拌機制備水泥漿液，其攪拌時間不得小于3min，使用高速攪拌機制備水泥漿液，其攪拌時間不得小于30 s;水泥漿自制備時起需在3 h內用完;注漿前使用溫度計測量漿液溫度，不得使用溫度低于5 ℃或高于40 ℃的漿液。

5 結論及建議

（1）在富水砂層中，地鐵隧道的聯絡通道施工采用冷凍法對開挖土體進行加固，同時對融化后土體進行融沉注漿，可及時有效填充凍土融化后的空隙，使路面沉降控制在容許范圍內。

（2）砂層地質中水含量較大，受水的凍脹熱縮影響，凍結加固土體在停止凍結、凍土融化過程中易引起路面的沉降，因此，需通過測溫孔監測凍土層溫度的變化速率，來確定凍土融化程度及融化速率，并根據凍土融化程度及速率進行融沉注漿;注漿時加強地表、管線、建筑物以及隧道的監測，每次依據監測數據及凍土測溫數據確定注漿量、注漿壓力，并按照少量多次的原則逐步將監測數據的變化控制在允許范圍內。

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收稿日期 2019-11-20

責任編輯 朱開明