陈金良
中铁十四局集团 南京 210000
摘 要:以徐州地铁号线彭城广场站—建国路站矿山法区间上跨地铁1号线既有盾构区间I级风险源工程为背景,介绍了WSS深孔注浆工法在矿山施工地层超前加固中的应用,实践证明采用WSS工法对隧道土体进行超前加固, 有效控制了既有线结构的沉降,保证了既有线结构的安全, 同时,该次矿山法区间成功上跨盾构区间为徐州市轨道交通工程的首次,为类似工程提供借鉴经验。
关键词: 矿山区间; WSS 深孔注浆工法; 超前加固
近年来城市地铁隧道暗挖法施工在开挖及支护过程中容易出现涌水涌泥现象，给区间暗挖施工带来风险，同时为保证地质稳定，确保暗挖过程中周边建构筑物安全，在地铁施工中控制变形及施工监测显得尤为重要。
1工程概况
彭城广场站～建国路站区间起于彭城广场站南端头，沿彭城路向南至大同街后，往东南方向拐行，沿线区间上穿1号线右线隧道，侧穿彭城饭店、上跨青年楼、侧穿公明东巷民房、上跨回笼窝历史文化街区，以及奎河后到达建国路站北端头。1号线彭~文区间右线盾构隧道为既有城市轨道距离本次矿山开挖隧道非常接近，风险等级Ⅰ级。
2 水文、地质条件
根据岩土工程勘察报告显示，隧道施工穿越的地层上台阶地层主要为⑤3-4层黏土，黄褐色~棕红色，硬塑，有光泽，干强度高，韧性高，压缩性低，含钙质结核（砂姜）Φ0.5~4cm，下台阶地层主要为?7-2层强风化灰岩。属于典型的上软下硬地质构造。
受大气降水影响，潜水含水层水位年际变化幅度0.5～1.0m；该含水层受压密性、填充物影响，孔隙变化较大，透水性不均，总体呈中等透水性。
在开挖过程中，围岩较差，且掌子面涌水较大，由上台阶拱脚处流出，且涌水量增加，拱脚部分土体软弱，呈塑态，遇水后松散软化，随水流走，出现滑塌，核心土无法留置，上下台阶无法形成。因流水掏空上台阶拱架拱脚，原封闭的上台阶拱脚下方土体有滑塌现象，危及掌子面施工及拱顶安全。
3 WSS工法加固方案
采用WSS传统钻孔注浆，因塌孔无法成孔且无法保证注浆效果，因此采用WSS注浆加固止水，注浆材料选择无收缩的水泥-水玻璃双液浆。
3.1注浆材料配比
注浆材料采用水泥水玻璃双液浆，水泥浆：水玻璃=1：1（体积比），水泥浆=水泥：水=1：1（质量比）。
注浆时，将根据现场实际情况调整配合比，并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性。
3.2施工工艺参数
①钻孔深度10m。
②注浆孔直径Φ46mm。
③浆液扩散半径：0.75～1.0m
④浆液凝结时间：20s～35s。
⑤注浆压力0.3～1.5Mpa。
3.3加固效果指标
①加固体经钻芯取样试验抗压强度≥1.0MPa。
②加固体渗透性系数≤1×10-6m/s。
3.4止浆盘制作
根据现场实际情况，施作止浆盘，第一次施工前掌子面须采用C25网喷混凝土进行全封闭，厚度400mm；在开挖过程中预留2米已经施作止水帷幕段作为搭接段，并采用C25素喷混凝土封闭掌子面，厚度10cm；保证掌子面注浆时不出现因注浆压力过大造成露浆或局部开裂透浆等。
4注浆工艺实施
4.1注浆工艺流程
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4.2注浆孔的布置及注浆顺序原则
①注浆孔沿拱部间距1500mm，沿土岩分界面横向间距1394mm，均匀布设,共打设注浆孔12个。注浆孔打设深度为目前掌子面向前10m处，钻孔过程中向开挖面外侧外偏5°角，如局部涌水量过大，则根据现场实际情况适当加密注浆孔。
②加固顺序：先利用风枪在拱顶打设角度大的短孔（约6m），然后利用地矿钻机进行后退式注浆。考虑注浆孔间距较大，需在洞内打设施工平台，平台采用φ48.3.5mm钢管搭设，打设前保证洞内下部基础牢固，必要时可在底部喷射20cm喷射混凝土。平台纵向长度4m，宽度方向与隧道两侧初支或前端掌子面临时封端固定，钢管纵向间距1m，横向间距1m，横向步距1.2m，下部距离地面20cm处搭设扫地杆，横向搭设2道剪刀撑，纵向搭设3道剪刀撑。注浆孔自上而下，从中间向两端打设，根据平台高度跳孔施工同一高度的孔位，施工完成后，降平台顺序施工下部孔位。
4.3注浆方式
采用逐孔逐步进行注浆，即采取钻一孔注一孔的注浆方式注浆；每孔注浆一次性注浆方式施工。
4.4注浆量计算：
根据注浆机公称流量计算方量：
注浆机公称流量分为：3.6m3/h、2m3/h、1.1m3/h、0.5m3/h，考虑到注浆过程档位变化，公称流量应为：3.6*40%+2*40%+1.1*20%+0.5*10%=2.51m3/h
4.5注浆结束标准
后退式注浆时压力逐步上升至稳定后，并继续注浆1mim以上，缓慢后退持续注浆，维持注浆压力不变。直到退出至止浆墙，停止注浆。
4.6异常情况处理
若钻孔过程中，遇见突泥情况，立即停钻，进行注浆。
若掌子面小裂隙漏浆，先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间。
当注浆压力突然增高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再行双液注浆；若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞。
当进浆量很大，压力长时间不升高，则调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，以使浆液在岩层裂隙中有相对停留时间，以便凝胶；有时也可以进行间歇式注浆，但停注时间不能超过浆液胶凝时间。
5 加固效果
注浆效果检查采用钻芯取样的方式进行，注浆完成后，在开挖轮廓线范围内打设检查孔，抽取芯样进行抗压试验，检查完后用灌注水泥砂浆的方式进行取样孔封堵。
6 结 语
以城市地铁矿山法施工区间隧道上跨既有轨道交通盾构区间I级风险源工程为背景, 介绍了WSS深孔注浆工法在地层超前加固中的应用, 矿山法区间近距离上跨既有盾构区间施工在徐州尚属首例, 施工过程中通过采取深孔注浆加固工艺, 有效加固了土体, 有效地控制了地层沉降和由于沉降带来的对既有1号线的结构安全的破坏, 对于保证暗挖施工, 控制沉降作用效果显著, 且具有可靠、经济、环保、方法简捷、操作简单等特点, 具有较好的发展前景, 为今后的类似工程提供了宝贵的借鉴经验。
参考文献:
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