盾構(gòu)隧道底部不良地層加固處理技術(shù)
2015-07-09
一、施工目的
盾構(gòu)隧道底部存在淤泥質(zhì)軟土層、地震液化砂土層、等特殊巖土和不良地質(zhì)體（溶洞等），會(huì)對(duì)工程建設(shè)造成一定程度的危害。為 滿足施工中和運(yùn)營后的承載力要求，減少后期沉降及其縱向沉 降度，防止地層液化，經(jīng)注漿加固、擠密的方法，改善砂層層 狀、提高軟弱土層的承載力，可以滿足結(jié)構(gòu)使用要求。
二、施工方法
隧道 底 軟 弱 地層 及 液 化 地層 均 從 隧 道內(nèi) 采 用 改 進(jìn)的 袖閥管注漿加固技術(shù)進(jìn)行處理。一般的，注漿壓力宜控制 在：砂層0.2～0.3Mpa、軟弱地層1Mpa以內(nèi)，溶洞注漿為0.5～1Mpa。具體的注漿 壓力控制，應(yīng)根據(jù)需要處理的地層工程力學(xué)參數(shù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng) 試驗(yàn)確定。
三、加固原理
袖閥鋼管注漿加固地基土的基本原理是將具有一定壓 力的加固漿液，通過注漿管對(duì)需要加固的地層進(jìn)行劈裂、滲 透、擠壓密實(shí)等作用，與土體充分結(jié)合形成較高強(qiáng)度的加固 土固結(jié)體和樹枝狀網(wǎng)脈體。注漿管中設(shè)有上下兩個(gè)栓塞，使 加固漿液從栓塞中間向管外射出，可以根據(jù)需要在加固區(qū)域 內(nèi)某一段反復(fù)加固（注漿）。施工中，它能夠定深、定量， 進(jìn)行分序、分段、間隙和重復(fù)加固（注漿）。
四、加固工藝
當(dāng)隧道底部是淤泥層時(shí)，宜采用水泥漿+水玻璃雙液漿 進(jìn)行加固；當(dāng)隧道底部為液化砂層時(shí)，宜采用水泥單液漿進(jìn) 行加固。實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)地層和試驗(yàn)情況靈活使用加固漿液。
1、管片鉆孔：管片鉆孔直徑為Ф51mm，套管鉆孔時(shí)避 開管片鋼筋，鉆孔深度為280mm，嚴(yán)禁鉆穿管片，避免出現(xiàn) 涌水、涌砂的事故。
2、安裝逆止閥和鋼套管：將定制的逆止閥擰入注漿套 管；鋼套管下部的環(huán)形鋼板通過膨脹螺栓與管片連接，環(huán)形 鋼板與管片之間加橡膠墊圈。緊固螺栓與環(huán)形鋼板焊接牢 固，每個(gè)注漿孔設(shè)2～4個(gè)緊固螺栓。
3、復(fù)合袖閥鋼管制作：袖閥鋼管采用特殊鋼管制作， 在注漿孔部位做成凹槽，注漿鋼管每節(jié)2～3m。鋼管每隔 150mm設(shè)注漿孔，孔眼為梅花形布置，孔眼直徑一般為 4～5mm。
鋼管在注漿孔位置做成一個(gè)凹槽，用于安裝橡皮套， 橡皮外徑比外套管略小，這樣可以保證注漿時(shí)漿液不會(huì)上 竄；橡皮套將注漿孔與外界隔開，在內(nèi)部壓力作用下橡皮套 張開，漿液從注漿孔注入土層；袖閥鋼管端頭做成錐形封口。
4、擊入袖閥鋼管：用錘擊鋼管上的鋼帽，鋼管直接打穿 預(yù)留注漿管的封口，穿過管片進(jìn)入加固土層預(yù)定位置。打管 前在注漿孔內(nèi)安放好逆止閥和套管內(nèi)的止水橡膠圈，在鋼管 擊入的過程中，逆止閥及止水橡膠緊裹住注漿管，能有效的 預(yù)防涌水、涌砂的發(fā)生。
袖閥鋼管用絲扣連接，在擊入注漿管過程，可通過鋼帽上的觀察管檢查鋼管內(nèi)有無地層水滲入，必要時(shí)可采取注漿封堵。
5、下注漿芯、花管：袖閥鋼管擊入加固地層預(yù)定位置 后，移除鋼帽，將注漿花管及芯管塞入注漿管內(nèi)。
注漿芯管主要起輸送漿液的作用，由焊接鋼管加工，每 節(jié)2m，和注漿花管用絲扣連接；注漿花管主要起注漿作用， 長(zhǎng)300mm，其四周均勻地布設(shè)數(shù)個(gè)8mm的射漿孔。花管兩端有兩個(gè)栓塞，使注漿材料從栓塞中間向管外射出，阻塞器在注漿管中可以自由移動(dòng)，因此根據(jù)需要，可以在注漿區(qū)域 內(nèi)某一段反復(fù)注漿。
6、注入封閉漿液：為有效封閉袖閥鋼管與管片注漿套管 間的間隙，在管片范圍內(nèi)注入封閉漿液。
7、漿液配制：按設(shè)計(jì)要求與現(xiàn)場(chǎng)施工情況配制漿液，漿 液應(yīng)攪拌均勻，隨攪隨用，并在初凝前用完，防止其它雜物 混入漿液。
8、注漿：①注漿設(shè)備就近安裝，安裝在隧道內(nèi)，注漿 管線應(yīng)固定，不宜過長(zhǎng)；②注漿前先將花管內(nèi)的泥砂清理干 凈,開始注漿時(shí)啟動(dòng)注漿泵，通過注漿管路將漿液注入被加固 土體；③雙液注漿時(shí)，將配制好的水泥漿和水玻璃漿通過雙 液雙系統(tǒng)進(jìn)行注漿，水玻璃和水泥漿在注漿管口混合。④采 取分段式注漿。注漿時(shí)花管每次移動(dòng)的距離稱步距，一般以 花管長(zhǎng)度為注漿步距長(zhǎng)度，即0.2～0.4m，這樣可以有效地 減少地層不均一性對(duì)注漿效果的影響。對(duì)于砂層，注漿步距 宜選用低值。⑤注漿過程中，每段注漿完成后，向上或向下 移動(dòng)一個(gè)步距的長(zhǎng)度。宜采用提升設(shè)備移動(dòng)，或人工采用2個(gè) 管鉗對(duì)稱夾住芯管，兩側(cè)同時(shí)均勻用力，將芯管移動(dòng)。每完 成2-3m注漿長(zhǎng)度，要拆掉一節(jié)注漿芯管。注漿結(jié)束后，在注次”的注漿原則。
9、清洗注漿管：考慮運(yùn)營后行車對(duì)隧道的影響，可能需 要重復(fù)注漿加固施工，注漿孔本次加固施工結(jié)束后，必須用 清水清洗注漿管，便于今后注漿施工。
當(dāng)隧道底是溶洞時(shí)宜采用注水泥漿辦法進(jìn)行加固，隧道底部加固工藝如下：
1、注漿加固流程
2、隧底注漿孔布置
每環(huán)管片在隧道底部的A1、A2、A3管片設(shè)置3個(gè)注漿孔，外緣注漿孔夾角為90度，單孔注漿直徑不小于1.2米，加固每米水泥耗用量不小于200kg。
3、施工參數(shù)
⑴ 注漿壓力
依據(jù)本工程土體情況及加固要求，注漿壓力為外界水壓+0.5～1MPa，具體由現(xiàn)場(chǎng)注漿情況確定。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，本盾構(gòu)隧道底需加固處理的軟弱地層為淤泥層和中、細(xì)砂，注漿工藝應(yīng)采用滲入性注漿，既在注漿壓力作用下，漿液克服各種阻力而滲入孔隙和裂隙，壓力越大，吸漿量及漿液擴(kuò)散范圍就越大。注漿過程中為了使地層結(jié)構(gòu)不受擾動(dòng)和破壞，所用的注漿壓力相對(duì)較小。在該注漿壓力條件下，在滲入地層的注漿時(shí)間內(nèi)漿液粘度能基本保持不變，且能達(dá)到足夠的擴(kuò)散半徑，擴(kuò)散有效半徑1.2m。
⑵ 漿液配比
水泥漿的水灰比(0.6～1.0):1，水泥漿:水玻璃=1:(0.5～1.0)。
?、?nbsp;漿液耗量
按加固深度每米注漿段水泥耗量250kg～300kg估算，具體根據(jù)施工情況進(jìn)行調(diào)整，保證每米注漿量不少于200kg。
?、?nbsp;注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：可采用注漿量控制和注漿壓力控制。
?、?nbsp;施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整方案，修正設(shè)計(jì)。
五 、施工監(jiān)測(cè)
一般的，隧道底部需要加固處理的地層均屬于軟弱地層，多為砂層或淤泥質(zhì)土層或巖溶地區(qū)的溶洞，加固注漿極易引起管片的變漿管口蓋上悶蓋，以便于重復(fù)加固施工。
⑴根據(jù)注漿壓力及 注漿量的情況判斷是否結(jié)束注漿。一個(gè)孔達(dá)到注漿效果后， 如不需預(yù)留則在注漿管內(nèi)注入高強(qiáng)水泥漿液封堵注漿管，并 將高出管片的注漿管割除。
?、谱{施工過程中，嚴(yán)格記錄各 注漿孔位的注漿時(shí)間、注漿壓力、水泥漿量和水玻璃量等施工過程情況；
⑶注漿用漿液應(yīng)經(jīng)過攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟛?nbsp;能開始注漿，并應(yīng)在注漿過程中不停地緩慢攪拌，攪拌時(shí)間 應(yīng)不小于漿液初凝時(shí)間，漿液在泵送前應(yīng)經(jīng)過篩網(wǎng)過濾；
⑷注漿施工時(shí)，要控制好流量和壓力，防止?jié){液流失；
⑸注雙 液漿時(shí)，停止注漿必須先關(guān)閉輸送水玻璃的注漿泵，以免堵 塞管路；整個(gè)注漿過程中視情況宜采用“先外后內(nèi)”。
因此，加固施工過程中必須要加強(qiáng)管片變形的監(jiān)測(cè)，做到注漿與監(jiān)測(cè)同步，當(dāng)隧道變形超過1cm，抬升超過2cm時(shí)立即停止注漿。
六、施工注意事項(xiàng)
（1）防止注漿管堵塞。施工前要通過試驗(yàn)確定漿液合適的凝結(jié)時(shí)間，施工過程中要控制好注漿壓力和注漿速度。
?。?）做好施工記錄。施工過程中要做好施工記錄，及時(shí)了解注漿壓力和流量變化情況并進(jìn)行綜合分析，判斷注漿效果是否滿足設(shè)計(jì)要求。
?。?）保護(hù)好注漿管。擊入注漿管時(shí)，不可用力過猛，宜使用沖擊鉆擊入，鋼管外壁可涂抹潤滑油。 要立即停止加固注施水泥、大錘等應(yīng)急物資，出現(xiàn)涌水、涌砂的現(xiàn)象立即封堵注漿孔。
（4）做好應(yīng)急準(zhǔn)備。由于一般地鐵隧道埋深較大，施工過程中要做好防噴涌措施，現(xiàn)場(chǎng)要備足木塞、棉胎、快速。
