盾構隧道底部不良地層加固處理技術
2015-07-09
一、施工目的
盾構隧道底部存在淤泥質軟土層、地震液化砂土層、等特殊巖土和不良地質體（溶洞等），會對工程建設造成一定程度的危害。為 滿足施工中和運營后的承載力要求，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，可以滿足結構使用要求。
二、施工方法
隧道 底 軟 弱 地層 及 液 化 地層 均 從 隧 道內 采 用 改 進的 袖閥管注漿加固技術進行處理。一般的，注漿壓力宜控制 在：砂層0.2～0.3Mpa、軟弱地層1Mpa以內，溶洞注漿為0.5～1Mpa。具體的注漿 壓力控制，應根據(jù)需要處理的地層工程力學參數(shù)結合現(xiàn)場 試驗確定。
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，通過注漿管對需要加固的地層進行劈裂、滲 透、擠壓密實等作用，與土體充分結合形成較高強度的加固 土固結體和樹枝狀網(wǎng)脈體。注漿管中設有上下兩個栓塞，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 內某一段反復加固（注漿）。施工中，它能夠定深、定量， 進行分序、分段、間隙和重復加固（注漿）。
四、加固工藝
當隧道底部是淤泥層時，宜采用水泥漿+水玻璃雙液漿 進行加固；當隧道底部為液化砂層時，宜采用水泥單液漿進 行加固。實際施工中，應根據(jù)地層和試驗情況靈活使用加固漿液。
1、管片鉆孔：管片鉆孔直徑為Ф51mm，套管鉆孔時避 開管片鋼筋，鉆孔深度為280mm，嚴禁鉆穿管片，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，每個注漿孔設2～4個緊固螺栓。
3、復合袖閥鋼管制作：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漿液不會上 竄；橡皮套將注漿孔與外界隔開，在內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 預留注漿管的封口，穿過管片進入加固土層預定位置。打管 前在注漿孔內安放好逆止閥和套管內的止水橡膠圈，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有無地層水滲入，必要時可采取注漿封堵。
5、下注漿芯、花管：袖閥鋼管擊入加固地層預定位置 后，移除鋼帽，將注漿花管及芯管塞入注漿管內。
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300mm，其四周均勻地布設數(shù)個8mm的射漿孔?；ü軆啥擞袃蓚€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，因此根據(jù)需要，可以在注漿區(qū)域 內某一段反復注漿。
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，在管片范圍內注入封閉漿液。
7、漿液配制：按設計要求與現(xiàn)場施工情況配制漿液，漿 液應攪拌均勻，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注漿設備就近安裝，安裝在隧道內，注漿 管線應固定，不宜過長；②注漿前先將花管內的泥砂清理干 凈,開始注漿時啟動注漿泵，通過注漿管路將漿液注入被加固 土體；③雙液注漿時，將配制好的水泥漿和水玻璃漿通過雙 液雙系統(tǒng)進行注漿，水玻璃和水泥漿在注漿管口混合。④采 取分段式注漿。注漿時花管每次移動的距離稱步距，一般以 花管長度為注漿步距長度，即0.2～0.4m，這樣可以有效地 減少地層不均一性對注漿效果的影響。對于砂層，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 移動一個步距的長度。宜采用提升設備移動，或人工采用2個 管鉗對稱夾住芯管，兩側同時均勻用力，將芯管移動。每完 成2-3m注漿長度，要拆掉一節(jié)注漿芯管。注漿結束后，在注次”的注漿原則。
9、清洗注漿管：考慮運營后行車對隧道的影響，可能需 要重復注漿加固施工，注漿孔本次加固施工結束后，必須用 清水清洗注漿管，便于今后注漿施工。
當隧道底是溶洞時宜采用注水泥漿辦法進行加固，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管片設置3個注漿孔，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)
?、?nbsp;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)場注漿情況確定。根據(jù)地質勘察結果，本盾構隧道底需加固處理的軟弱地層為淤泥層和中、細砂，注漿工藝應采用滲入性注漿，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，吸漿量及漿液擴散范圍就越大。注漿過程中為了使地層結構不受擾動和破壞，所用的注漿壓力相對較小。在該注漿壓力條件下，在滲入地層的注漿時間內漿液粘度能基本保持不變，且能達到足夠的擴散半徑，擴散有效半徑1.2m。
?、?nbsp;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)施工情況進行調整，保證每米注漿量不少于200kg。
?、?nbsp;注漿結束標準：可采用注漿量控制和注漿壓力控制。
?、?nbsp;施工過程中加強監(jiān)測，并根據(jù)實際情況調整方案，修正設計。
五 、施工監(jiān)測
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，以便于重復加固施工。
?、鸥鶕?jù)注漿壓力及 注漿量的情況判斷是否結束注漿。一個孔達到注漿效果后， 如不需預留則在注漿管內注入高強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，嚴格記錄各 注漿孔位的注漿時間、注漿壓力、水泥漿量和水玻璃量等施工過程情況；
?、亲{用漿液應經(jīng)過攪拌機充分攪拌均勻后才 能開始注漿，并應在注漿過程中不停地緩慢攪拌，攪拌時間 應不小于漿液初凝時間，漿液在泵送前應經(jīng)過篩網(wǎng)過濾；
⑷注漿施工時，要控制好流量和壓力，防止?jié){液流失；
?、勺㈦p 液漿時，停止注漿必須先關閉輸送水玻璃的注漿泵，以免堵 塞管路；整個注漿過程中視情況宜采用“先外后內”。
因此，加固施工過程中必須要加強管片變形的監(jiān)測，做到注漿與監(jiān)測同步，當隧道變形超過1cm，抬升超過2cm時立即停止注漿。
六、施工注意事項
?。?）防止注漿管堵塞。施工前要通過試驗確定漿液合適的凝結時間，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，及時了解注漿壓力和流量變化情況并進行綜合分析，判斷注漿效果是否滿足設計要求。
?。?）保護好注漿管。擊入注漿管時，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、大錘等應急物資，出現(xiàn)涌水、涌砂的現(xiàn)象立即封堵注漿孔。
?。?）做好應急準備。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)場要備足木塞、棉胎、快速。
