“H”型注漿加固在淺埋隧道施工的應(yīng)用
2015-07-27
一、工程概況
金沙洲隧道橫穿三角洲平原區(qū)的廣花盆地，地下水富水地南部邊緣地段，地勢北高，往南漸低，南段珠三角平原區(qū)標(biāo)高1～3m，地面坡降約為1～5%。隧道地表水及地下水均由北西向南東匯流入珠江。測區(qū)地處北回歸線以南，屬亞熱帶海洋性氣候，雨量充沛，為地下水的滲入補給提供了充足水源。但由于大部分地段地下水位淺，地下水循環(huán)交替作用遲緩。
根據(jù)勘查揭示，金沙洲隧道處在古生界及新生界巖性地層的區(qū)域內(nèi)，場區(qū)的土層按其成因分類主要有：第四系人工填土層（Q4ml），全新統(tǒng)沖積相沉積層（Q4al）、殘積層（Q4el）。第四系人工填土層（Q4ml）素（雜）填土：呈灰黃色、灰褐色等。由黏性土、砂和少量磚塊、碎石等組成。稍濕～飽和，松散。據(jù)巖土特征的差異可分為淤泥、黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉細砂、中砂、粗礫砂等七個主層。
二、注漿法施工加固基理
注漿法是利用液壓、氣壓學(xué)原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密的等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)合體”。注漿采用高壓注漿法對松散土體進行注漿，在壓力的作用下漿液充分與土層相結(jié)合的方式，在土體中凝固后土體形成堅實整體從而保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、安全性，提高。
三、注漿主要設(shè)計參數(shù)
1、注漿材料選用
(1)注漿所用的水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號宜為425號。水泥應(yīng)保持新鮮，一般不得超過出廠日期三個月，受潮結(jié)塊者不得使用，水泥的各項指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準，并附有出廠試驗單。不宜采用特殊硅酸鹽水泥注漿。
(2)注漿用水應(yīng)量可飲用的河水、井水及其它清潔水，海水和工業(yè)生活廢水等不應(yīng)采用。
(3)注漿采用普通水泥單液漿、普通硅酸鹽水泥。其特點：1，水泥漿越濃、水泥漿的比例越大和溫度越高，漿液凝結(jié)時間就越短；2，凝固后的密實率高，可達80-85%；3，軟土強度度得到提高。但是雙液應(yīng)用過程中，注漿材料與外加劑拌合過程中凝固速度難以控制，時間較長則液態(tài)速凝劑很容易將注漿管封死，給重新注漿造成很大困難。
注漿用單液漿液，以水泥為主體，不摻加任何外加劑；水泥漿液以水泥為主體，通過在注漿中水泥漿液的水化反應(yīng)來固結(jié)土體，從而達到設(shè)計效果。
(4)注漿管：采用Φ50袖閥管。
2、主要參數(shù)
(1)水灰比：注漿水灰比取1：1，水泥漿液比重為1.5t/m3，現(xiàn)場水泥漿液比重采用比重計控制。
(2)注漿壓力：單孔注漿壓力初壓為0.2～0.5MPa，單孔注漿壓力為2～3MPa，注漿過程中逐步提高壓力。并持續(xù)注漿10min以上，進漿量不小于20L/min。
3、注漿介紹及示意
何謂“H”型注漿加：所謂“H”就是鉆注漿孔成孔后，注漿導(dǎo)管的區(qū)分。所要加固的范圍以上至孔口段安裝Φ50袖閥管（實管），注漿加固段安裝Φ50袖閥管(花管)。同時在隧道開挖兩側(cè)鉆孔至隧道底部5米進行注漿，故形成“H”型。如下圖所示。當(dāng)注漿鉆孔至設(shè)計標(biāo)高后下Φ50袖閥管(花管)，上部安裝（實管），同時在注漿管底部安裝堵頭。堵頭作用：主要是在注漿過程中通過，水泥漿液在注漿機器的作用下不從管底反漿。從而使?jié){液通過壓力的作用擠開Φ50袖閥管的橡膠圈，漿液劈入土層中與土層混合成一體。當(dāng)水泥漿液達到一定凝期后，通過水化反應(yīng)與土層固結(jié)成一體，故達到設(shè)計效果。
3、注漿效果
注漿效果影響工程的安全和質(zhì)量。特別是在隧道開挖施工至該段時，洞內(nèi)沉降連鎖帶動地表沉降，為達到預(yù)期固結(jié)地表土層、注漿是否有缺漏點有很大關(guān)系。由于上部的地質(zhì)條件土層含有大量淤泥層，軟塑性大，若因注漿沒有固結(jié)土層，可能因洞內(nèi)沉降帶動地表發(fā)生變化造成重大經(jīng)濟損失，將造成巨大經(jīng)濟損失和無法估量的不良后果。因此，注漿是否達到預(yù)期效果是固結(jié)土體的關(guān)鍵之一。注漿效果應(yīng)通過注漿地質(zhì)雷達探測和實際經(jīng)驗確定。
四、結(jié)語
“H”型注漿技術(shù)在淺埋隧道地表加固工程中的應(yīng)用具有獨特性，但是注漿成功與否受土質(zhì)、注漿材料、注漿壓力等因素影響，也直接決定了工程的安全。淺埋隧道洞內(nèi)采用短開挖、強支護、并配合地表注漿固結(jié)的方法進行施工，是一種可行有效的方法。但灌漿技術(shù)還沒有成熟的理論，無具體的模式，應(yīng)結(jié)合工程實際經(jīng)驗進行。
