徑向注漿止水技術在軟弱富水圍巖淺埋隧道中的應用

宋華君

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島266001）

0 引言

青島市城市軌道交通工程建設正在飛速發展，全市規劃形成軌道交通線19條線路，全長814.5公里。其中市域構建以“一環四線”為基本形態框架的軌道交通快線網絡，由9條線路組成，全長460.8公里。中心城區構建三城三網、網間互聯的軌道交通網絡，由10條線路組成， 全長353.7公里。2020年規劃建設 M1、M2、M3、M4一期、M6一期、M7 一期、M8、R1 一期、R2、R3 共 10條軌道線路，約 420.6 公里。在建線路有M2、M3地鐵線和R1輕軌線。

由于青島地區地下水豐富，隧道涌水和結構變形是在軟弱富水地層中進行淺埋暗挖法的施工難點。為了解決隧道涌水及涌水引起的初支結構變形的問題，在五四廣場站～江西路站區間隧道施工中反復研究和總結實踐經驗，得出了控制隧道涌水的關鍵施工技術。

1 工程概況

五四廣場站至江西路站區間隧道位于青島市香港中路與南京路下方，毗鄰青島市著名的五四廣場和青島市政府辦公大樓。區間隧道左右線長度分別為1269.6m和1298.4m。地勢起伏較大，埋深約8.0～27.0m，地面交通繁忙，人流、車流量大，地下管線種類繁多，周圍建筑物密集。隧道地質和水文地質條件較差，處于軟巖富水地層。

區間范圍內第四系上部土層為人工填土層、沖洪積土層粉質粘土、砂粘性土，基巖為燕山期花崗巖。人工填土層分布廣泛，主要為雜土層和素土層，對區間隧道施工有一定影響。沖洪積土層粉質粘土分布不均勻，砂層零星分布，對區間隧道施工有一定影響。圍巖等級為Ⅳ級。地下水類型按賦存方式主要為：第四系松散層孔隙水（潛水、微承壓水）和基巖裂隙水。富水地層隧道開挖后，大量地下水會滲入隧道，導致圍巖失水固結，地表下沉，對地表路面交通以及周圍建筑物帶來極大的危害。另外，地下水滲透對圍巖產生軟化作用，圍巖由硬塑變為軟塑狀態，甚至變為流塑狀態，產生大變形而喪失穩定性[1]。

五江區間隧道為單洞單線馬蹄形斷面，設計寬度6.2m，高度6.5m。支護參數為：拱部采用L=2.5m，Φ22砂漿錨桿@1m×1m，梅花形布置加固巖體；250mm厚噴射混凝土，格柵拱架@0.5m，雙層鋼筋網Φ6.5@200×200。二襯采用300mm厚鋼筋混凝土襯砌。

2 徑向注漿設計

2.1 掌子面圍巖以強風化下亞帶花崗巖為主，圍巖較破碎，地下水呈線狀出露。采用徑向注漿增強破碎圍巖整體性，提高堵水能力，防止失水過大造成地表塌陷及地面管線破壞。

2.2 設計參數

在軟弱圍巖段，隧道拱頂90°范圍內采用徑向注漿，采用3.5m長Φ42小導管，間距1m×1.5m，梅花形布置，注漿壓力0.5MPa。

2.3 現場照片

3 徑向注漿施工方案

3.1 施工工藝流程

徑向注漿施工工藝流程如圖2：

3.2 施工工藝及技術要求

1）鉆孔可采用風動式鉆機，具體可根據地層條件及成孔效果選擇。鉆孔位置滿足設計要求，孔口位置偏差不超過5cm，孔底位置偏差不超過孔深的1%。鉆孔應清洗干凈，并作好鉆孔檢查記錄。

2）注漿管采用L=1m，t=3.5mm無縫鋼管。設計采用全孔注漿，可以用鉛絲，麻刀或木楔等材料在注漿孔口將間隙堵塞。

3）注漿順序應由下往上，由水少處到多水處?？衫弥節{閥保持孔內壓力直至漿液完全凝固。

4）注漿結束條件應根據注漿壓力和單孔注漿量兩個指標來判斷確定。結束條件為：注漿壓力達到設計終壓；漿液注入量已達到計算值的80%以上。全段結束條件為：所有注漿孔均已符合單孔結束條件，無漏注。注漿結束后必須對注漿效果進行檢查，若未達到設計要求，應進行補孔注漿。除在注漿前進行鉆孔質量，材料質量檢查、注漿后對注漿效果檢查外，過程中應密切注意注漿壓力的變化。

3.3 控制要點

1）徑向注漿孔孔口位置準確定位，與設計位置的允許偏差為±5cm偏角應符合設計要求，每鉆進一段，檢查一段，及時糾偏孔底位置偏差應小于30cm；注漿孔終孔直徑不小于50mm；

2）注漿前在類似地質條件下的巖層中進行注漿試驗，初步掌握漿液充填率，注漿量、漿液配合完凝膠時間，漿液擴散半徑，注漿終壓等指標；

3）徑向注漿材料宜先用耐久性好、強度高以及無收縮性和無污染的水泥基材料，并盡量采用高濃度漿液；

4）鉆孔和注漿順序應由下向上，由水少處到多水處，隔孔跳排鉆注；孔口封堵良好；

5）徑向注漿作業采用全孔一次性注漿方式進行，應盡量避免因機械故障、停電、停水、器材等問題造成的被迫中斷，對于因制止串漿冒漿等而有意中斷，應先將鉆孔清理至原深度以后再行復注；

6）鉆進過程中遇涌水或巖層破碎造成卡鉆，應停止鉆進，進行注漿，掃孔后再行鉆進；7）注漿時如遇竄漿或跑漿，采用間隔一孔或幾孔注漿方式；

8）注漿中，注漿量和注漿壓力是兩個關鍵參數。一般規律是：初始階段壓力較低，注入量增大；正常階段壓力和注入量呈小的波浪式起伏狀態，但總的比較平穩；壓密注滿階段注入量迅速遞減而壓力迅速升高；在注漿中根據設計注漿量和壓力按照上述規律進行控制；

4 處理效果

注漿前初支表面存在線狀水流，注漿完成后線狀水流明顯消失，很好地控制初支表面滲水。注漿管后效果見圖3。

5 結論

隧道徑向注漿止水技術在五江區間隧道反復施工實踐，得到了以下結論：徑向注漿技術施工原理簡單，操作方便，施工安全、快捷，易于推廣；采用徑向注漿止水技術可以很好地控制初支表面滲水量，同時可以加固隧道周圍巖體、提高圍巖抗變形性能，保證隧道初支變形穩定。實踐證明，在淺埋隧道穿越軟弱圍巖富水段，采用徑向注漿止水技術是可行的，與超前注漿技術相比，具有明顯的經濟效益和社會效益，值得推廣使用。

［1］王夢?。疁\埋暗挖法設計施工問題新探[J]．地下空間,1992,12(4)：289-294．