WSS工法深孔注浆技术在北京地铁14号线含水粉细砂层中
的应用
【摘 要】本文对北京地铁14号线善各庄站后折返线区间隧道含水粉细砂层进行了分析，根据现场实际情况和水文地质特征，提出了采用wss工法进行洞内深孔注浆的方法；并介绍了在该隧道施工中，采用深孔注浆的实例，从注浆效果看，达到了对粉细砂层加固的目的，解决了在含水粉细砂层中，进行浅埋暗挖隧道施工的难题，以便今后类似工程借鉴。
【关键词】含水粉细砂层；深孔注浆；止水；加固 1、前言
在浅埋暗挖隧道施工中，控制围岩松弛，是防止地表下沉的主要方法。控制开挖工程中的地表沉降量，是浅埋暗挖隧道施工的关键。向拱顶地层中注入水泥混合浆液，使土体固结，提高土体的自稳能力，同时在周边土体中形成了一圈止水帷幕，也降低了土层的透水性，是暗挖隧道顺利通过含水粉细砂层有效的方法。 2、工程简介
善各庄站后折返线区间暗挖隧道为马蹄形断面，总长179.667m，下穿沈家村干渠、奶善公路和三条雨污水管线。隧道埋深最浅（沈家村干渠处）6.3m，结构宽12.94m，高9.2m，采用双侧壁导坑法，分六洞室进行开挖。隧道主要穿越地层为粉细砂层和粉质粘土层，其中过渠段拱顶全部在粉细砂层中。对开挖断面有影响的地下水主要为潜水和上层滞水以及沈家村干渠地表的渗漏水。具体位置关系
参见图1所示。 3、方案设计
3.1过砂层地段进行深孔注浆加固的必要性
①善各庄站后折返线区间暗挖隧道拱顶在里程yck0+197.5～yck0+219.1处下穿沈家村干渠，与干渠呈37°斜交，过渠段长21.6m，且干渠为干砌片石结构，渗漏情况严重，该部位拱顶全部进入粉细砂层，砂子的含水率极高，施工时拱顶极易出现涌砂、涌水和坍塌现象。
②在干渠边有奶善公路和三条雨污水管线，公路每天的车流量较大，管线要求的沉降量很小，施工过程中不仅要确保施工安全，还要保证地面行车及周边管线的安全。
③原设计方案拟采用双排超前小导管注浆加固和在干渠边施做降水井的设计进行施工，在根据原设计实施过程中，沈家村干渠两侧各20m范围为水务管理范围，水务部门不允许在水渠两侧施做降水井，导致区间暗挖过渠段无法达到预期的降水目标。后经过反复论证和多种方案比选，如袖阀注浆、冷冻法等，但均因各种外部因素影响无法实施，而二重管无收缩双液注浆能够实现定向、定量、定压注浆、具有渗透力强的特点，使岩土层的空隙或孔隙间充满浆液并固化，改变了岩土层的性状，注浆效果好。最后决定采用wss工法在洞内进行深孔注浆加固。 3.2wss工法设计参数 ①浆液配置
wss工法注浆浆液采用无收缩双液浆，浆液可分为悬浊型（由a液和c液组成，简称ac液）和溶液型（由a液和b液组成，简称ab液）两种。ab液强度较低，但止水效果好，ac液强度较高，为了达到止水加固的目的，所以采用ab液和ac液交互使用。ab液和ac液的浆液配比参见表1。 ②注浆加固范围及孔位布置
注浆加固的目的是为了改善掌子面周边围岩的情况，防止地下水涌入，保证开挖时土体的自稳能力，根据地质剖面图和现场开挖掌子面土层的实际情况，考虑到隧道拱顶粉细砂层的厚度约3m左右，因此，确定此次wss工法深孔注浆的注浆范围为开挖轮廓线外，起拱线以上3m范围。
注浆孔位布置采用梅花形布置，沿开挖轮廓线依次向内侧布设。最外侧的每个孔位分别向周边围岩的5个角度进行5～12m的钻孔注浆作业。内侧的每个孔位则采用角度与掌子面垂直，长度12m的钻孔注浆作业。此外，拱顶采用φ32超前小导管进行配合注浆，具体布置见图2和图3所示。 ③注浆压力参数
wss工法注浆压力参数根据现场试验和结合以往施工经验确定如表2所示。
表2 注浆压力参数表
注浆压力参数名称 注浆压力参数数值 浆液扩散半径 r=750mm
注浆压力 0.3～0.75mpa 注浆终压 1mpa
3.3wss工法深孔注浆施工 3.3.1止浆墙施工
为了保证注浆浆液在地层中扩散效果和注浆质量，防止浆液从掌子面流出，注浆前需制作止浆墙，注浆首段止浆墙采用在掌子面挂φ8钢筋网片并喷射厚40cm的c20砼进行封闭，喷射混凝土要保证密实，并加强养护，确保注浆时不漏浆。之后一个注浆段完成后留止水加固岩盘2m不开挖，作为下一循环注浆的止浆墙。 3.3.2钻孔施工
①根据测量放出的钻孔位置搭设钻孔平台，钻机就位后，应使平台平整稳固，在开钻前定出钻孔角度，并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均需对钻机调平校正。
②钻机施工前，首先进行试机，待钻机运转正常后，开始进行钻进。
③为保证钻孔质量，应注意：a.在钻孔时，保证转速均匀；b.在换钻杆时，钻杆钻进和退管应保持角度，以免扩孔。 ④钻孔达到设计深度后，在钻杆与止浆墙接触的位置塞好棉纱并用水泥砂浆将棉纱与止浆墙的空隙填满，最后做好钻孔记录。 3.3.3注浆施工
注浆施工采用二重管和kby-50/70注浆泵进行注浆。注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆管内由孔端向外分段进行注浆，每
次注浆段长0.4～0.5m，注完此段后，再后退注下一段，直至全孔注浆完成。注浆过程中做好详细的注浆记录，注浆量按下列公式控制：
r—浆液扩散半径（m）； l—注浆长度（m）； n—地层孔隙率； α—地层填充系数； β—浆液消耗系数；
注浆结束后，为防止浆液在注浆内管中凝固，必须将注浆管冲洗干净。 ①注浆顺序
注浆顺序按从外到内，从上到下的顺序进行注浆作业，每间隔两孔注一孔，长管遗留的空隙由短管注浆弥补，保证满足注浆扩散区域要求，注浆充分，不留死角。根据注浆效果检查情况，需进行二次注浆的，可按照首次注浆方式进行二次补偿注浆。 ②每段注浆施工步骤如下：
a.按照wss工法无收缩浆液配合比的要求配置好a、b、c三种浆液；
b.开启液压注浆泵进行注浆，根据现场土层、注浆流量和注浆压力交错注入ab液和ac液；
c.在注浆过程中，压力达到终压，且在终压状态下当每分钟进浆量小于3l或注浆压力在终压状态逐步升高可停止该段注浆。经
过现场试验和以往施工经验，现场注浆采用注浆量和注浆压力双控方法，以浆液注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅。一方面通过计算好每节段浆液的控制（依据北京市地方标准《地铁暗挖隧道注浆施工技术规程》dbj01-96-2004），另一方面施工中注浆压力到达设计控制值1.0mpa。由于粉细砂层土体渗透系数较高，注浆压力与注浆量难以匹配，采取分阶段多次间歇注浆； d.每段拔出的长度控制在50cm以内。 4、深孔注浆效果检查及二次注浆 ①效果检查
注浆效果检查主要包括土体粘结力检查、渗水检查和地表沉降数据分析。
土体粘结力检查，通过地质钻机取芯，报送试验室检查注浆后浆土粘结力是否达到0.3mpa。根据取芯结果显示，岩心加固优良率为90%。
渗水检查，根据钻机取芯测试其渗透系数是否不大于1×10-6cm/sec和对现场开挖面进行观察。wss注浆工法注浆后，根据取芯结果显示渗透系数满足设计要求。对现场开挖面进行观察，土层无渗漏水现象产生，开挖面干燥。
地表沉降数据分析，通过对沿隧道线路方向埋设的地表沉降观测点的监测数据进行分析整合，从而得出深孔注浆效果的结论。根据监测数据显示，在未进行深孔注浆时，开挖面的地表沉降值逐渐增大，随即停止开挖，进行深孔注浆，注浆8小时后再进行开挖，
开挖面的地表沉降值逐渐减小并趋于平稳，且在沉降控制警戒值30mm范围以内，具体数据参见图4所示。 综上所述，表明深孔注浆达到了预期的效果。 ②二次注浆
根据钻孔取芯试验，如果取芯试验结果满足设计要求，则不采取二次注浆，直接进行开挖初支。如果取芯试验结果不满足设计要求或仍有渗漏水现象，则采取补钻二次注浆，已确保深孔注浆达到设计和实际效果。 5、结束语
北京地铁14号线善各庄站后折返线暗挖区间通过对现场地质水文情况的科学分析和比选，合理的采用wss工法深孔注浆技术，确保隧道成功的穿越了含水粉细砂层，最大程度上降低了隧道开挖对周边管线、干渠和公路的影响，提高了围岩的强度和防水性能，确保了隧道施工的安全和工期进度，为以后类似工程的施工提供了借鉴依据。 参考文献
[1]刘百成.北京地铁十号线二重管无收缩双液注浆wss工法施工技术[j].铁道建筑技术，2008（3）
[2]石雷.中深孔注浆技术在饱和富水砂层暗挖地道中的应用[j].铁道建设，2005（2）
[3]王志德，王荣权.二重管无收缩wss工法的应用[j].岩土工程界，2003，6（7）
[4]卓越，韩忠存.广州地铁动水砂层注浆施工技术[j].地下工程与隧道[j]，1999（1）
[5]江正荣.建筑地基与基础施工手册[m].中国建筑工业出版社，2005
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