1、1地铁暗挖工程中注浆的应用及实践经验摘要：随着我国经济的快速发展,隧道穿人口密集、交通繁忙、建筑物集中的地段的情况非常常见，矿山法的采用也日愈增多。其中，矿山法中的辅助施工措施对周边环境的保护至关重要。 关键词：地铁暗挖工程；注浆应用；实践 中图分类号：U25文献标识码：A 文章编号： 1、地铁矿山法隧道的基本概念 与盾构法同为暗挖法的一种，主要是用钻研爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。用矿山法施工时，将整个断面分布开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。当地层松软时，则可采用简单挖掘机具进行，并根据围岩稳定的程度，在需要时边开挖边支护。开挖工序根据围岩等级、隧道断面尺寸等确定。 正在铺
2、设二衬钢筋的暗挖隧道 2、辅助工程措施 城市轨道交通中，隧道常处于粉质粘土、砂层或岩石全、强风化的软弱围岩中;一般地下水位较高,地下水丰富,且多位于繁华都市区,地面2管线难以改迁，地面沉降控制严格;因此,在矿山法隧道工程里选择合理的辅助施工方法,对加强围岩，保护隧道结构及地面建筑安全有重要意义。本文主要针对注浆措施的特点、适用条件及应用展开论述,为在矿山法隧道中采用注浆措施提供参考。 3、注浆 注浆是通过向含水裂隙、空洞或不稳定的地层注入水泥浆或其他浆液，以堵水或加固地层的施工技术。在矿山法的施工中，可以有效地保证初衬结构安全，并使二衬结构在干燥无水的环境下施工。 图中为保健路隧道双连拱隧道侧
3、上导洞，可以看到隧道往上方打设的注浆管 3.1 注浆方式 根据浆液与土体的相互作用方式,一般可分为渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆 3 大类,其特点如下: 3.1.1 渗透注浆 浆液将土中的自由水和气体排挤出去,通过充填裂隙或空隙,胶结周围土体,形成较密实的固化体,从而提高土层的抗压强度和抗渗性。渗透注浆不会引起土体体积大的变化。当地层为砂层、卵石层、碎石土等第四系地层(渗透系数大于 10-4cm/s)时,宜采用渗透注浆方式。 3.1.2 劈裂注浆 浆液在较高的压力下,注入到孔隙率较小的地层中。浆液在高压力作3用下,沿地层的结构面产生劈裂流动,在地层中形成脉、网状分布。不规则的脉、网状固结物和由于
4、浆液压力而挤密的土体构成复合地层,从而具备一定的承载能力和止水能力。当地层为粘性土地层、埋深较大、渗透系数较小(小于 10-5cm/s) 时,宜采用劈裂注浆方式。 3.1.3 压密注浆 采用有一定稠度或速凝型的浆液,通过压力对土体产生压密效应,从而改善土体的物理力学性能,其固结体在土体中一般呈似球体或块体状分布。压密注浆主要用于地基加固中,对于矿山法隧道中的注浆加固地层及止水,主要为渗透注浆和劈裂注浆 2 种方式。 在实际注浆中,浆液往往是以多种运动方式作用于土体的,仅以某种单一方式作用于土体的情况几乎很少。因此,平常的设计和施工中,所谓的渗透注浆或劈裂注浆,是指注浆过程中,浆液以渗透形式为主
5、,或以劈裂方式为主的注浆方式,往往会伴有其它方式的发生。 3.2 注浆工艺 根据注浆工艺的不同,可以分为花管注浆、套管注浆、埋管注浆等几种形式。 3.2.1 花管注浆 注浆主要通过钻机钻孔后,插入注浆花管进行注浆,此种注浆是采用全孔一次性注浆方式,注浆孔孔径一般为 4070mm,此种注浆主要用于注浆段不长的情况。 3.2.2 袖阀管注浆 当钻孔到设计深度后,从钻杆中灌入封闭泥浆,并在封闭泥浆中插入4塑料单向袖阀管,在塑料管中插入双向密闭注浆芯管再进行注浆。此种注浆是采用全孔分段注浆方式,分段长度一般为 23m 一段;注浆钻孔孔径一般为 70110mm,注浆袖阀管直径一般为 4080mm。该工艺
6、的特点是能很好地控制浆液的凝固时间和扩散范围,对不同地层和地段,可采用不同的注浆压力、注浆量及浆液类型。 3.2.3 埋管注浆 埋管注浆是通过埋设密封管和特制注浆芯管,将浆液注入地层,以达到加固地层的目的。此种注浆工艺主要用于跟踪注浆技术,对于隧道中加固地层及止水则较少使用,而是主要用于隧道施工中引起周边建(构)筑物的沉降后的补救措施。 3.3 浆液类型 主要采用的注浆材料为水泥浆或水泥-水玻璃浆液。纯水泥浆的成本较低,流动性较好,结石强度较高,可灌性也较好,但析水率较大,稳定性较差,结石率较低,早期强度一般较低,凝结时间较长,一般需添加早强剂;水泥-水玻璃浆液除具有水泥浆的全部优点外,还兼有
7、某些化学浆液的优良性能,凝结时间可以调节,能可较好地控制浆液的扩散半径,结石强度较高。一般当隧道在地下水位以下、地下水具有一定的流动性、地层的渗透系数和空隙率较小时可采用水泥-水玻璃浆液;根据地层情况,为了提高浆液的可灌性,也可以考虑采用超细水泥-水玻璃浆液，但成本最高;当位于地下水位以上,孔隙率较大时可采用水泥浆。 3.4 注浆效果 5从设计矿山法隧道的工程实践中得知，注浆的效果与土层及水文情况息息相关。其中粉砂细砂层一旦出现涌水会严重危害隧道及基坑安全，若水位在基坑上方的情况下一般应以水泥浆或双液水泥浆对其进行注浆，注浆加固效果明显。至于对粘土类土层，注浆效果不如在砂层显著，从大量文献的研
8、究及工程实践中得到的结论：粘土中注浆效果约提高土体强度 20%30%，对处于此土层的矿山法设计，应以“强支护、短进尺、快封闭、勤监测”等原则加强结构或者采取降水措施，注浆应在对结构和地面建筑要求较高的情况下采用。 以下是本人在地铁工程设计中注浆的一些实例： 工程名称 注浆类型 注浆目的及效果 其他 哈尔滨保健路隧道设计 单液水泥浆 加强隧道下方的粉质粘土的地层承载力 注浆锚管： 42 无缝钢管（t=3.5mm） ，L=4.0m 注浆压力拟定0.40.6MPa。 北京房山线郭公庄站后折返区间矿山法区间结构设计 超细水泥水玻璃 防止单洞双线隧道施工中引起房屋沉降过大，引起破坏 对拱顶 150度范围
9、内的洞圈外 2m 进行注浆。要求加固后土体无侧限抗压强度不小于0.8Mpa。 重庆市环线工程上桥站暗挖车站设计 单液水泥浆 加强级围岩土体，减少拱顶沉降，保护初衬安全 双排超前导管：L=4m 间距 0.4x2.5m,拱顶 120布置 深圳五号线塘长区间桥台下基坑设计 水泥-水玻璃双液浆 对基坑四6周进行加固并止水，使坑内喷砼质量提高 注浆压力拟采用 0.61.0Mpa，要求加固后土层无侧限抗压强度达到 0.5Mpa，渗透系数达到0.30.5m/d。 需要提到的是，注浆压力取值应谨慎，注浆压力太小会造成扩散范围小，须打设多点注浆孔；注浆压力过大可取合理的注浆扩散半径。一般采用渗透注浆时,注浆孔间距为 0.51.0m;劈裂注浆时,注浆孔间距为0.82.0m。 4、结语 城市地铁矿山法隧道中，注浆是重要的辅助施工手段,注浆设计须根据工程地质及水文条件而选取的浆液类型、注浆工艺及参数,还在施工中根据施工实际情况调整注浆方法或调整注浆材料。施工注浆之前，一定要根据现场试验核实、调整注浆参数。当注浆未达到预期效果时，应采用其它措施补救,从而保证隧道和基坑的开挖安全。 参考文献： 1叶书麟.地基处理工程实例应用手册K.北京:中国建筑工业出版社,2009.
