WSS技術在圍護結構堵漏中的應用

黃焱暉, 相龍勝, 高順宇

(中交隧道工程局有限公司南京分公司,江蘇 南京 210000)

0 引言

當?shù)叵鹿こ坛霈F(xiàn)涌水涌砂情況時，采取的常見對策為WSS注漿。使用不同配比的雙液漿初凝時間不同,對于涌水涌砂的處理效果不同。本文為使止水效果達到最佳，在研究不同配比雙液漿性能的前提下，再次試驗佐證現(xiàn)場應用情況，并查看現(xiàn)場止水效果。

1 工程概況

太平路北站為某市地鐵2號線一期工程車站，位于交叉路口，東西向敷設，與遠期3號線，同本站形成T型換乘。車站結構為地下兩層島式，換乘節(jié)點處于地下14.7～25.66 m，為地下三層。本工程主體結構采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形結構，采取明挖法施工，并采用附加柔性全包防水設計，地下車站防水等級為一級，要求建筑物表面無滲水、無濕漬。

工程地質條件分析：本站場地位于沖-海積新三角洲平原(Ⅱ3區(qū))，平均高程處于3.5 m左右，地勢平緩，存在眾多溝渠，表層以砂性土為主，存在洪水和高潮位的隱患，雖然地面沉降災害危險性不大，但淺層存在潛水和第Ⅰ承壓水，水層發(fā)育廣泛，水量充足，在水動力作用下，容易出現(xiàn)流水、流沙、突涌等現(xiàn)象。

2 漿液制備

水泥-水玻璃漿液的主要原材料是水泥和水玻璃，按一定的比例配置，采用雙液方式注入。這種漿液解決了如下幾個問題：單液水泥漿凝結時間長，泥漿凝結效果難以控制及動水條件下結石率低。加入水玻璃后，水泥漿的凝結時間大大降低，提高了水泥注漿效果，水泥注漿的范圍也隨之擴大[1]。水泥-水玻璃漿液適用于深基坑開挖過程中出現(xiàn)大涌水、突泥封堵及巖溶流塑粒土的劈裂固結，在地下水流速較大的地層中采用這種混合型漿液可達到快速堵漏的目的，也可用于防滲和地基加固，它是地下結構施工中的主要注漿材料。

現(xiàn)場攪拌桶直徑118 cm，高77 cm可容納體積為0.842 m3。

采用的水玻璃應滿足初凝時間3 h以上和終凝時間較長的要求，宜采用強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，過期或者受潮變質的水泥不得使用；由于注漿施工水泥消耗量較大(單盤注漿量為0.842 m3，按配合比1∶1計算，單盤注漿理論水泥用量為1.5 t)；采用符合國家質量要求的模數(shù)：2.4～3.2，波美度為37°以上水玻璃,相對密度為1.40～1.46 g/cm2。采用不同波美度的水玻璃與水泥漿進行配比，以及在同種波美度水玻璃與水泥漿材料進行不同的配比實驗，根據(jù)現(xiàn)場材料確定雙液漿初凝和出現(xiàn)強度的最佳配比。

實驗過程中稱取一定量的水泥制成水泥漿，加入波美度不同的水玻璃充分反應，擇優(yōu)進行最佳配比試驗，過程中注意記錄時間，過程照片見圖1、圖2。

圖1 試驗過程圖

圖2 試驗過程圖

(1)選用波美度不同的水玻璃和1∶1配比的水泥漿進行1∶1配比,選出最快開始初凝和出現(xiàn)強度的水玻璃。根據(jù)表1數(shù)據(jù)表明波美度37°水玻璃凝固速度較慢，不滿足要求；波美度41°水玻璃凝固速度過快，可能發(fā)生堵管的現(xiàn)象；選用波美度為39°的水玻璃與1∶1配比的水泥漿繼續(xù)進行不同的配比。

表1 試驗結果表

(2)從表2實驗結果數(shù)據(jù)來看，結合試驗情況、現(xiàn)場需求及經(jīng)濟效益等全面考慮，實驗采用了波美度39°水玻璃和1∶1配比的水泥漿進行1∶0.7配比，作為WSS工法所注漿液。

表2 試驗結果表

3 現(xiàn)場應用

3.1 使用場景

當出現(xiàn)涌水涌砂時，進行坑外降水和對涌水涌砂位置進行WSS注漿處理進行WSS注漿時，不同的漿液配比導致不同的初凝時間和強度，應依現(xiàn)場情況進行調整[2]。

當涌水量較大時，需先使用棉布、木楔等對滲漏點進行初步封堵，后采用沙袋、回填土方的方式進行反壓，再在基坑外采用WSS工法進行雙液漿注漿，從而防止發(fā)生重大事故，詳見圖3、圖4。

圖4 堵漏注漿示意圖

3.2 監(jiān)控測量

為確保WSS注漿不對周邊建筑、地面交通造成影響，注漿過程中密切關注監(jiān)測數(shù)據(jù)。主要監(jiān)測圍護結構及周邊環(huán)境兩個重要部位。需重點關注的監(jiān)測內容為地面沉降、建(構)筑物沉降、管線沉降等，對應控制值如表3所示。

表3 監(jiān)測項目控制表

3.3 加固效果

從后續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，WSS加固可有效控制周邊地面沉降。沉降變化速率控制在±0.6 mm/s范圍時，最大沉降值為5 mm以內，累計變化量在±15 mm左右[3]。為安全起見，經(jīng)過WSS注漿后，基坑開挖前仍需進行掏槽檢縫。檢縫結果表明，車站基坑開挖到地下25.66 m位置基面幾乎無滲漏，效果明顯。

4 結論及建議

(1)WSS工法在太平路北站圍護結構滲漏處加固中取得了良好的土體加固和止水效果，有效地降低了基坑開挖施工風險。

(2)采用WSS工法對土體注漿孔位布置需要綜合考慮。需根據(jù)現(xiàn)場需要布置注漿孔位置，確定注漿孔角度。根據(jù)本項目現(xiàn)場情況綜合考慮，注漿孔間距應控制在500～800 mm，注漿孔深度不得低于滲漏點2 m以下。原則上宜先注在外圍一周的注漿孔，然后再進行中間孔位注漿，使?jié){液在相對封閉的環(huán)境里擴散，以更好地固結土體。

(3)注漿應結合現(xiàn)場地質情況，遵循“多設注漿孔、單孔少注漿”的原則，控制單孔注漿量，單孔注漿壓力宜控制在1.2 MPa以內，以免壓力過大對圍護結構薄弱點造成進一步破壞。施工前，應根據(jù)現(xiàn)場需求確定水玻璃波美度、雙液漿配比，確定漿液凝固時間，以達到最好的加固效果。

(4)土方開挖過程中，應提前對可能滲漏點進行土體加固，防止出現(xiàn)重大險情。