全断面深孔注浆在花岗岩残积土层矿山法隧道中的应用

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1、全断面深孔注浆在花岗岩残积土层矿山法隧道中的应用广州地铁集团有限公司广州510330摘要：花尚岩残积土兵有遇水后迅速软化、崩解的工程特性，经常会给地下工程施工带来较大的网难。广州地铁某区间矿山法隧道段主要位于花岗岩残积土层范围内，通过釆取WSS注浆工艺进行全断面深孔注浆取得了良好的加固和止水效果，有效地降低了隧道开挖的安全风险。该项施工技术为类似特殊地质条件下的矿山法隧道施工提供了宝贵的经验，在地铁和其它工程领域施工中具有较好的借鉴意义和广泛的应用前景。关键词：花岗岩残积土；矿山法隧道；全断面注浆；WSS注浆工艺1、工程概况广州地

2、铁某盾构IX间隧道因部分线路下穿山岭段而调整为“矿山法+盾构空推法”施工，同时由于前期征地闲难而不得不调整该段矿山法隧道施工竖井的场地位置。调整后的施工场地平坦且周边无重要构筑物及管线影响，而竖井位于区间右线隧道正上方，净空为5.6m×7.2m,埋深为27.42m,其围护结构釆取“800mm厚地下连续墙+四道环框梁”的支护形式。侶位置调整后施工竖井所处的地质条件较差，自上而下主要位于人工填土层<l-2>、可塑状残积土层<5Z-l>、硬塾状残积土层<5Z-2>、全风化花岗片麻岩层<

3、;6Z>以及强风化花岗片麻岩层<7Z>等。由于该段矿山法隧道区间地下水位埋深较浅，地层渗水性强，需在隧道开挖前对施工竖井沿小里程方向68m的矿山法隧道（隧道洞身主要位于<5Z>、<6Z>地层）进行注浆加固确保施工安全。2、花岗岩残积土层的工程特性花岗岩残积土是一种结构性很强的特殊土，具有不均匀性和各向异性、软化和崩解性、扰动性等工程特性；而且其抗水性能极差，遇水后吸水膨胀使得土体内产生不均匀应力以及胶结物溶解，进而迅速软化、崩解并导致苏工程性能急剧变差［1，2］。矿山法隧道全断面注浆段主要

4、位于花岗片麻岩风化残积土层以及全风化、强（土状）风化带地层范围内，主要为砂质黏性土，土质的均匀性差。在天然状态下具有较好的力学性质，但遇水会软化、崩解，强度急剧降低。此外，.其具有颗粒组成“两头大，中间小”的特点，即颗粒成分中，粗颗粒（〉0.5mm）的组分及颗粒小的组分（＜0.005mm）的含量较多，而介于其中的颗粒成分则较少；这种独特的组分特征，使其既具有砂土的特征，亦具黏性土特征，同吋也为小颗粒从大颗粒的孔隙中涌出提供可能性，当动水压力过大时，容易产生管涌、流土等渗透变形现象。3、WSS全断面深孔注浆施工技术应用3.1、注浆机

5、理及注浆工艺选择通常注浆加固改良土体的理论将注浆机理分为三种：渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆［3】。但是实际上，由于浆液在地层中往往以多种形式运动，而且这些运动形式随着地层的变化、浆液的性质和压力变化而相互转化或并存，例如在渗透注浆过程中存在劈裂现象，在劈裂注浆过程中存在渗透流动，在压密注浆过程中存在劈裂或滲透流动。针对广州地铁该区间矿山法隧道段，由于隧道洞身所穿越的花岗片麻岩原岩结构己完全风化破坏且裂隙发育，主要以粉黏粒为主,遇水易软化、坍塌造成工程性能急剧降低。因而在此种地质条件下隧道开挖前应进行全断面注浆加固，通过注浆能够把结

6、构疏松的风化土层变得致密、均匀，从而有利于减少滑动面的产生；另外还可以使土体中•一定量的空隙水排出，使固结度逐渐提高，抗剪强度逐渐增长；此外通过注浆增强土层的摩擦角，减小渗透系数，改变地层的性质，以确保隧道开挖吋发生涌水涌砂或坍塌现象。由于WSS注浆工艺（釆用钻注一体后退式注浆）具有注浆系统设备简单（二重管钻机+双液注浆泵）、凝胶时间可以根据需要从瞬结到缓结自由调节、单孔加固范围大和经济性较好、对不冋地层的适应能力极强能够奋效保证钻进吋的作业安全、注浆材料环对周边施工环境不会造成污染、注浆加固效果好且不易流失等优点，经综合比选后拟

7、采用WSS注浆工艺进行全断面注浆加固。其注浆工艺流程如下图所示:图2全断面注浆孔布置及注浆范围示意3.2.3、注浆参数(1)浆液配比选定WSS注浆工艺主要采用AB液、AC液双液浆，其中A液为稀释后的水玻璃，B液主要成分为稀酸类并掺入一定量的外加剂，C液为水泥浆并掺入一定量的外加剂。注浆浆液的固结受到地下水流速、凝胶时间、灌浆量、注入速度等影响，但最大的影响因素是流速和凝胶时间。通过调节注浆浆液的配比可以根据需要有效地将凝胶吋间从瞬结到缓结自由调节，最终确定的浆液配比为AB液中的水玻璃与稀酸类体积比为1:1,AC液中的水玻璃与水泥浆

8、体积比为1:1，水泥浆液水灰比的水与水泥质量比为1:1，水玻璃的凝结吋间一般选45S。实际注浆施工过程中可以根据进浆量和注浆压力变化及吋调整浆液浓度，如果长吋间注浆压力无变化II注浆量大，则可以适当调高AC液中的水玻璃含量以缩短凝结吋间(调整至20