深孔注漿技術在地鐵暗挖隧道施工中的應用

崔偉偉

摘要： 城市地鐵暗挖隧道施工中所面臨的難題之一就是水的治理問題，水不僅危及掌子面開挖作業的安全，同樣也威脅到地面建筑物的安全。面對富水砂層及軟弱破碎層, 如何進行掌子面加固及止水是施工的關鍵。深圳地鐵7號線7301-1標龍-桃區間隧道工程中采用 深孔注漿技術成功地完成了富水砂層段的施工，充分表明在不良地質地段采用深孔超前預注漿加固掌子面及固結止水技術是行之有效的。文章針對此工程實例，闡述了深孔注漿技術的機理和工藝特點，以及在城市暗挖地鐵隧道施工中的應用效果。

關鍵詞：深孔注漿；暗挖隧道；工藝特點；施工方法

中圖分類號：U45文獻標識碼： A

引言

在城市地鐵暗挖隧道施工中水的治理一直貫穿始終，水不僅危及施工過程中人員、設備的安全，也影響后續隧道運營的質量， 同樣也影響周邊建（構）筑物的安全。一般地鐵事故 70％以上都和水有關，比如開挖過程中涌水、或是基礎泡軟拱頂沉降侵限、周邊建筑物沉降開裂、管線拉裂等等，都和水密切相關?？梢哉f水治理成功了，整個隧道的安全、質量就有保證了。隨著越來越多的地鐵工程的建設，在工程地質、水文地質條件、周邊環境等復雜條件的影響下，如何保證隧道施工安全，減小地面沉降，保護周邊環境成為礦山法隧道需要解決的關鍵問題。本文結合深圳地鐵7號線西~茶區間礦山法施工，研究了對該段砂層地表采用深層注漿加固技術，旨在減小地表沉降，提高隧洞的安全可靠程度。

1、注漿加固機理

1.1、注漿加固機理

注漿加固就是要讓水泥（水泥水玻璃雙液漿）漿液在周圍巖層、土體中通過滲透、充填、壓密擴展形成漿脈。由于地層中巖層的不均勻性，通過鉆孔向巖層中加壓灌入一定水灰比的漿液，一方面灌漿孔向外擴張形成圓柱狀漿體，鉆孔周圍巖層被擠壓充填。另一方面隨著灌漿的進行，巖層裂縫的發展和漿液的滲透，漿液在地層中形成方向各異、縱模交錯、厚薄不一的片狀、條狀、團塊狀漿脈，漿脈隨著其凝結硬化，起到控制沉降、提高承載力的作用。

1.2、灌漿處理范圍：

隧道拱頂位于淤泥質粉質粘土、粉質粘土、砂層及全風化巖層中，采用半斷面注漿止水加固措施，隧道拱頂及全斷面穿越淤泥質粉質粘土、粉質粘土、砂層及穿越斷層處，采用半斷面注漿止水加固措施，保證隧道的開挖安全，注漿液采用水泥-水玻璃雙液漿。

2、工程應用

2.1工程概況

深圳市城市軌道交通7號線工程西麗站至茶光站區間位于深圳市南山區。為礦山法施工隧道區間。該區間為沖洪積平原地貌，地形較平坦，地面高程一般為11.78～14.10m。區間所在位置主要道路有沙河西路，道路兩側主要建筑有：西麗街道辦、壯麗商廈、西麗幼兒園、留仙賓館、麗苑閣、西麗法庭、西麗賓館、海龍珠加油站、眾望樓、沙河大廈、西麗樓、南蓉大酒店等。道路兩側存在密集的電力、電信、雨水、上水、污水、燃氣、路燈等地下管線管道，地下管線管道的走向與道路平行，局部斜交。

西-茶區間地質從上往下地質情況為：素填土、礫質粘性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖、微風化花崗巖。正洞右線主要處于中風化、微風化花崗巖地層。本場地地下水按賦存條件主要為孔隙水及基巖裂隙水，孔隙水主要賦存在殘積礫質黏性土，全風化花崗巖中，基巖裂隙水賦存于強風化及中等風化花崗巖中。地下水總的徑流方向為由北向南。地下水的排泄途徑主要是蒸發和徑流。主要補給為大氣降水及地表水滲透。

由于地層的滲透性差異，基巖中的水略具承壓性，基巖裂隙發育，孔隙水與裂隙水局部具連通性，巖石富水性和透水性與節理裂隙發育情況關系緊密，節理裂隙發育的不均勻性導致其富水性和透水性也不均勻。按環境類型，地層滲透性，長期浸水及干濕交替條件條件判定，地下水對鋼筋混凝土結構中鋼筋均具微腐蝕性。地下水位埋深1.20～9.90m，水位高程3.45～13.03m，水位變幅0.50～2.00m。

2.2深孔注漿施工

2.2.1 注漿前的技術準備

首先，要熟悉工程對象的特征，包括：工程地質特征（影響材料和工藝）、水文地質特征（影響材料、設備和工藝）、周邊環境特點（影響材料和工藝）、造價和工期要求（影響設備和勞動力組織）。

其次，了解漿液注入地層的方式，包括：采用中粗砂層采用超細水泥-水玻璃雙液漿注漿固結的滲透擴散，動水粉細砂層溶洞采用六種共混材料注漿固結的劈裂擴散，斷層破碎帶采用普通水泥-水玻璃雙液漿注漿加固的裂隙填充，粉細砂層中局部空洞采用普通水泥單液漿擠壓填充。

2.2.2 深孔注漿參數

（1）漿液凝膠時間： 雙液漿凝膠時間 30 sec～3 min，單液漿不宜超過 8 h。

（2）單孔單段注漿量：根據公式計算。

（3）注漿分段長度：前進式分段注漿每環15 m。

（4）注漿終壓：0.1～0.3 MPa。

（5）注漿速度：砂層、粉質粘性土 20～40 L/min，砂礫石40～60 L/min，斷層破碎帶 60～120 L/min。注漿參數主要根據地層實際情況進行試驗確認，并在現場施工中不斷完善調整，注漿過程中結合注漿壓力變化情況，現場動態調整優化注漿參數。

2.2.3 深孔注漿工藝

深孔注漿工藝具體過程是：首先采用水平地質鉆機成孔，開孔后安裝孔口管，在孔口管內分段向前鉆注施工。每一循環進尺控制在15 m，注漿后開挖12m，留3m不開挖作下一循環的止水巖盤。

2.2.4注漿孔間排距

注漿孔的布置目的是為了使漿液擴散范圍相互重疊，不出現漏注區。本工程應用中，注漿孔布置由工作面向開挖方向呈輻射狀，鉆孔均勻布置成圓形圈，保證注漿充分，不留死角，漿液擴散半徑1.5m，現場施工根據地質情況具體布置鉆孔。

2.3 深孔注漿效果的檢驗

深孔注漿完成后，在隧道正式開挖前，需進行鉆芯取樣測定抗壓強度，加固后的土體強度需達到 1.5MPa 以上；如未達要求，需補充注漿。注漿加固后的掌子面經觀測可以看到，掌子面不僅沒有出現滲漏水情況，土體的強度也大大增加，必須采用風鎬進行破除開挖。

3、總結

由于本區間隧道埋深7.5m～11m，屬于淺埋深隧道，隧道主要穿越淤泥質粉質粘土、粉質黏土、砂層、全、強、中、微風化花崗片麻和全、中、強、中、微風化混合花崗巖。其中DK2+566~DK2+600，范圍內為沙礫層段，隧道下穿該段極易造成涌砂和地表沉降等事故，故此段地表需要采用袖閥管深孔注漿加固、止水措施，注漿長度達34m，注漿體積308m3。頂部加固至隧道開挖輪廓線外3m，兩側加固至隧道開挖輪廓線外3m，底部加固至砂層下1.0m。

通過水泥-水玻璃深孔注漿工藝在本隧道的施工實踐，較好地解決了城市淺埋暗挖隧道安全施工問題。西-茶區間DK2+910~DK2+980段通過采用深孔注漿，不僅施工進度大大提高，而且從來沒有出現一次涌水塌方事故，周邊建（構）筑物沉降也在設計允許范圍之內。因其漿液所具有的特點，可以較好地解決隧道開挖通過后地表持續下沉、注漿液體固化收縮引起的沉降、地下水位偏高時漿液無法擴散等問題；同時注漿后無需等強即可開挖作業，加快了施工進度。

參考文獻：

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