深孔注漿技術(shù)在地鐵暗挖隧道施工中的應(yīng)用

徐楊 滿奕

摘 要：地下水對(duì)當(dāng)前地鐵暗挖隧道建設(shè)的影響，是一個(gè)無(wú)法忽視的問題，為了保障地鐵暗挖隧道的施工質(zhì)量和安全，對(duì)地下水的滲水量、滲漏方式和來(lái)源等進(jìn)行分析，總結(jié)出合理的施工工藝進(jìn)行處理。在初支背后注漿無(wú)法解決地下水造成的問題時(shí)，可采用深孔注漿解決隧道涌水、明流水等問題。相比其他工法采用該工法注漿效果明顯，工期短，大大縮短整體項(xiàng)目工期，同時(shí)該工法成本可控，經(jīng)濟(jì)效益高，從而使工程項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)效益得到提升。對(duì)后續(xù)地鐵暗挖隧道施工有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：深孔注漿;地鐵;暗挖隧道

一、地鐵暗挖隧道施工工程簡(jiǎn)介

（一）暗挖法概述

隧道是由圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成的復(fù)雜體系，其在開挖過(guò)程中會(huì)受到地質(zhì)情況和周邊環(huán)境等多種因素影響。隧道若采用新奧法施工，制約于當(dāng)前技術(shù)，施工條件和環(huán)境較差，同時(shí)施工作業(yè)面狹小，無(wú)法采用大型機(jī)械，大大增加了施工難度及進(jìn)度。暗挖隧道埋置的深度決定其對(duì)地面及周邊建筑物的影響大小，若埋置深度不足，易引起地表沉降、威脅周邊建筑物安全，需加強(qiáng)支護(hù)措施。為響應(yīng)當(dāng)前城市文明建設(shè)，需妥善處理好開挖所產(chǎn)生的廢土及碎石，合理安排出渣，做好文明施工。應(yīng)用暗挖法要先開挖初支，在初支結(jié)構(gòu)上進(jìn)行二次襯砌。初支及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)依據(jù)隧道穿越地質(zhì)、周邊環(huán)境等條件進(jìn)行選擇，在各影響因素中隧道埋置深度對(duì)其影響最大。

（二）工程簡(jiǎn)介

青島地鐵R3線井嘉暗挖區(qū)間管段內(nèi)主要為為濱海堆積區(qū)，地形略有起伏，地面高程3.72～6.93m，沿線兩側(cè)多為人工改造形成的陸地，區(qū)間隧道穿越的地質(zhì)條件復(fù)雜，其中部分區(qū)段所穿越的圍巖為局部發(fā)育節(jié)理密集帶和砂構(gòu)造碎裂巖，對(duì)隧道造成較大的滲漏水影響。

本區(qū)間滲漏水范圍主要沿唐島灣海岸線一側(cè)，其中離海邊最近處只有17m，區(qū)段內(nèi)圍巖主要以Ⅳ級(jí)圍巖為主，同時(shí)有少量Ⅲ級(jí)圍巖區(qū)域，根據(jù)地勘報(bào)告揭示，滲水區(qū)域圍巖主要為微風(fēng)化粗粒花崗巖，同時(shí)節(jié)理裂隙較發(fā)育，通過(guò)水質(zhì)檢測(cè)分析，該滲漏水范圍內(nèi)地下水與海水相聯(lián)通。通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)勘察判斷，該區(qū)域滲水、涌水主要為基巖裂隙水，因部分裂隙與上部海水聯(lián)通，導(dǎo)致水量很大。該工程處于人工改造的陸地，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，施工難度較大。在實(shí)際施工時(shí)，若未及時(shí)處理好滲漏水，可能會(huì)導(dǎo)致隧道灌水、影響周邊建筑物安全等問題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致隧道及周邊道路等坍塌，對(duì)工程造成不可挽回的損失。

二、深孔注漿技術(shù)在地鐵暗挖隧道施工中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用流程

近幾年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通行業(yè)飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域也開展了大量的研究工作，相關(guān)的技術(shù)也日臻成熟。在施工過(guò)程中結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)對(duì)深孔注漿技術(shù)進(jìn)行不斷的完善和提升，為暗挖隧道施工質(zhì)量和安全提供了有力保障。在實(shí)際施工過(guò)程中，要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)范，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，合理規(guī)劃工藝流程。其具體施工流程圖如下：

（二）技術(shù)要點(diǎn)

1、施工準(zhǔn)備

合理設(shè)計(jì)注漿參數(shù)，為了保證漿料配比的合理和實(shí)用性，需對(duì)施工過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)測(cè)試，確保配比滿足施工要求。深孔注漿一般采用硅酸鹽水泥漿和水玻璃漿組成的雙液漿，水泥漿水灰比一般控制在0.6：1～1：1之間，水泥漿與水玻璃漿為1：1，施工過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。為保證漿液配比的科學(xué)性，需對(duì)注漿工作進(jìn)行分段試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滲水情況，確保注漿壓力大于水壓力。為保證注漿效果，通常采用水壓力的2～3倍為注漿壓力。水泥選用普通硅酸鹽水泥（當(dāng)水量較大時(shí)可采用硫鋁酸鹽水泥或超細(xì)水泥），同時(shí)采用波美度為35的水玻璃，其模數(shù)在2.4～3.4之間。

測(cè)試注漿參數(shù)，在開挖過(guò)程中，水壓會(huì)隨著隧道的不斷掘進(jìn)而產(chǎn)生變化，因此要對(duì)施工各階段的地下水水壓做好勘察記錄工作。在試驗(yàn)段施工過(guò)程中，可先調(diào)配不同配比的漿液，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行注漿工作，其水灰比分別為0.6：1、0.8：1、1：1。優(yōu)先選擇漿液濃度低的進(jìn)行注漿工作，然后使用濃度高的漿液進(jìn)行注漿，根據(jù)注漿量與水壓力的變化對(duì)漿液濃度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，如壓力無(wú)明顯變化，則提高漿液配比同時(shí)提升注漿速率，反之則選用低配比漿液。注漿堵漏工作完成后，通過(guò)對(duì)各階段合理水灰比的記錄對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)其漿液配比一致，從而得出符合設(shè)計(jì)要求的配合比。在后續(xù)施工過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際施工情況對(duì)配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

注漿管加工和注漿孔位布置，注漿管采用壁厚度為5mm、直徑為42mm的無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度為3.7m。為保證注漿效果，對(duì)需要注漿區(qū)域進(jìn)行區(qū)段劃分，注漿順序按照間隔注漿，布設(shè)注漿孔洞時(shí)，根據(jù)施工情況布設(shè)，每循環(huán)12m，循環(huán)間距3m，每循環(huán)布置6孔，共計(jì)24個(gè)孔，每孔深3.5m。

2、施工過(guò)程

測(cè)量放線，測(cè)量員根據(jù)孔位布置圖對(duì)注漿孔進(jìn)行放線，放線完成后需對(duì)孔位進(jìn)行二次復(fù)核，確保其準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)采集和設(shè)計(jì)，建立工作平臺(tái)。為保障數(shù)據(jù)采集及施工作業(yè)工作的順利進(jìn)行，需對(duì)所搭設(shè)的施工平臺(tái)安全穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。作業(yè)平臺(tái)采用直徑為48mm的鋼管和十字扣件進(jìn)行搭設(shè)，其結(jié)果符合各項(xiàng)要求。

鉆孔及注漿管安裝，根據(jù)注漿孔洞的位置、角度和深度以選擇鉆孔設(shè)備。開孔距離要控制在距離巖面1.2m左右。可以選用風(fēng)鉆進(jìn)行開孔，孔徑50mm。鉆孔施工的操作要點(diǎn)有輕加壓、速度慢、給水足等，同時(shí)需嚴(yán)格做好鉆孔記錄：包括孔號(hào)、進(jìn)尺、起止時(shí)間、巖石裂隙發(fā)育情況、涌水位置、涌水量、涌水壓力等。鉆孔結(jié)束后安裝注漿管，注漿管采用φ42mm、壁厚5mm的無(wú)縫鋼管，鋼管長(zhǎng)度為3.7m。鉆孔深度達(dá)到3.5m時(shí)，要對(duì)孔內(nèi)雜物進(jìn)行清理，然后將注漿管插到孔洞中，外部露出的長(zhǎng)度約為15-20cm。在開孔的過(guò)程中，要對(duì)鉆桿進(jìn)行上揚(yáng)調(diào)整，從而與鉆桿下垂度進(jìn)行抵消。采用先單號(hào)后雙號(hào)的鉆孔順序，要保持左右對(duì)稱，并與鄰近施工區(qū)域的縱向錯(cuò)開。如果鉆孔過(guò)程中遇到破碎巖石層，并因此出現(xiàn)卡鉆情況，要停止鉆孔，對(duì)孔洞進(jìn)行注漿掃孔，然后繼續(xù)。到達(dá)預(yù)計(jì)深度之后，要再次進(jìn)行掃孔，其后安裝好注漿管。

封孔，首先使用鉛絲、木楔等材料填塞注漿孔間隙，然后采用水泥基錨固錨劑進(jìn)行加固，確保空口管的牢固性，避免漏漿問題。內(nèi)封堵可以采用雙快水泥，封孔結(jié)束之后至少要養(yǎng)護(hù)3天，然后再進(jìn)行注漿。

施工監(jiān)測(cè)，在對(duì)上半斷面進(jìn)行注漿之前，要設(shè)置專門的檢測(cè)孔，通常位于隧道的上部和兩側(cè)。利用抽芯鉆進(jìn)行檢測(cè)孔的鉆取，并取出巖樣，對(duì)其進(jìn)行分析和檢驗(yàn)，進(jìn)而判斷地質(zhì)情況。安裝閥門并測(cè)量出水量。首次注漿完成之后，要測(cè)量出水量，判定新鉆地質(zhì)探孔的注漿效果，確保其預(yù)期的加固止水效果相符后再進(jìn)行后續(xù)的隧道挖掘工作，從而確保隧道挖掘的質(zhì)量和安全。

3、效果檢查

檢驗(yàn)深孔注漿技術(shù)的應(yīng)用效果，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，結(jié)果如下：通過(guò)對(duì)技術(shù)應(yīng)用前后效果的對(duì)比，可知注漿后，滲漏水區(qū)段被有效封堵，隧道表面無(wú)明流水，深孔注漿前初支背后注漿無(wú)法封堵涌水、明流水。注漿前后對(duì)比，注漿效果非常顯著。深孔注漿技術(shù)在井嘉區(qū)間得到了良好的止水堵漏應(yīng)用效果，對(duì)工程質(zhì)量的改善有很大的幫助，可推廣到類似的近海復(fù)雜地層地鐵項(xiàng)目。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著地鐵工程數(shù)量的增加，地鐵工程施工技術(shù)日臻成熟。深孔注漿技術(shù)能夠改善暗挖隧道的施工質(zhì)量，降低暗挖隧道的施工難度，進(jìn)而提升整個(gè)工程的施工效率，減少成本的投入，使地鐵工程的修建效益進(jìn)一步提升，并且有效緩解我國(guó)城市交通壓力。

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