粉细砂地层浅埋暗挖法注浆加固技术探讨[权威资料

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1、粉细砂地层浅埋暗挖法注浆加固技术探讨　　摘要：石家庄轨道交通1号线区间隧道工程部分采用浅埋暗挖法进行施工，隧道主要穿越第四系粉土、粉细砂、中粗砂地层，采用管棚注浆、小导管注浆、深孔注浆及掌子面注浆加固是该类地层条件下隧道施工的重要手段。因此，有必要研究粉细砂地层的注浆机理，据此进行注浆材料的选择、合理确定各注浆参数，以及进行注浆效果评价等以减少注浆施工的盲目性，有针对性地对此类地层的注浆给予探索研究。　　关键词：粉细砂地层注浆检验评价　　C35A　　1工程地质　　1.1工程地质概述　　石家庄市城市轨道交通1号线一期工程西起西王站，东

2、至�┖哟蟮勒荆�线路沿中山路、长江大道和秦岭大街敷设，均为地下线。　　轨道交通线路区域属华北地层区，地层分布以古早界分布面积为主，拟建线路位于平原区，地层以第四系松散层为主。第四系地层由老至新依次为：下更新统（Q1）、中更新统（Q2）、上更新统（Q3）、全新统（Q4）。地铁工程埋深自西向东一般为10～30m，车站、区间隧道主要穿越粉质粘土、粉细砂层、中粗砂、粉细砂、细中砂、中粗砂等。颜色以褐黄色为主，黄褐次之的粉土、粉细砂、中粗砂及砂卵砾石，东部南部为粘性土，多夹有淤泥层，沙层多为粉细砂透镜体。　　沿线地下水主要为第四系松散岩类孔隙

3、水，包括上层滞水、潜水和承压水，现状地下水位均位于地面以下约23-50m，均在车站底板以下，地下水对施工无影响。　　1.2粉细砂的基本性质及工程地质　　粉细砂受粒径、天然含水率、重度、孔隙比等因素影响，在不同区段表现出不同力学性质及性状。根据勘察地质资料表现石家庄轨道交通1号线暗挖隧道穿越粉细砂层主要基本性质：粒径d>0.075mm颗粒大于总质量的50%～85%，渗透系数1.2×10-3～6.0×10-3cm/s，天然含水率在2.2%左右，干重度值14.3～15.5kN/m3之间，孔隙比在0.6～0.85之间。　　粉细砂土的工程性质

4、介于砂土和粘性土之间，在天然状态下，结构松散，密度也较低，在自重作用下，可压密，埋深较深，密度也较大，在有水地层，内摩擦角也很大，根据工程实践及试验，总结粉细砂土主要工程性质：　　1、粉细砂的粒径分布均匀，且颗粒范围很小，结构松散，在外界荷载作用下，很容易变形。　　2、粉细砂土体主要靠取决于颗粒间法向压力的粒间摩擦力维持本身稳定和承载能力，在受剪力的作用下土体很容易失稳，使得土粒重新排列，趋于密室。　　3、在被水饱和情况下，粉细砂在荷载作用下的变形速率加大，而变形控制的承载力较低。　　4、粉细砂属中等透水性，水平渗透系数明显大于垂直

5、向的渗透系数，破坏形式主要为流土，继而产生流沙现象。　　5、饱和粉细砂在往复剪切力作用下，会瞬间产生滑移破坏，孔隙体积减少，趋于振密，而不可压缩的孔隙水一时不能及时排出，导致孔隙水压力骤然上升，使通过砂土颗粒间相互接触所传递的接触压力大大减少，摩擦阻力随之减少。当孔隙水压力上升到等于覆土压力时，接触完全消失，抗剪强度随之消失，粉细砂从散粒状转变为黏滞流体状态，产生振动液化流动现象。　　2注浆加固技术　　2.1粉细砂地层注浆加固机理　　由粉细砂的工程特性可知，粉细砂遇水饱和后或有外力作用后，极易失去结构凝聚力，砂土受卸载作用往往会沿结

6、构疏松的滑动面呈整体的滑动，发生坍塌、塌方等事故。所以，在这种地质条件下修建隧道基本均采用注浆加固，通过注浆把松散的粉细砂扰动变得致密、均匀，减少滑移面的发生，同时提高砂土的固结度，增大抗剪强度，以改善地层的性质，确保隧道开挖时不坍塌，不发生突水、涌砂现象。　　从现场实际发生的过程来看，注浆是挤密、劈裂、渗透的复合过程。对于土体空隙较大，渗透性较好时（如中粗砂），在注浆压力作用下，大多数发生渗透过程。土体空隙较小，渗透性较差时，渗透过程伴随发生劈裂。对于粉细砂地层而言，浆液在地层中的流动是复杂多变的，要受到地质条件、注浆材料、注浆参

7、数等因素影响，伴有渗透、劈裂等流动形式，但在一定现场条件下，总是以某一种形式流动为主。这种劈裂渗透注浆的作用机理是：　　1、注浆是一种综合效果，通过注浆，使浆脉周边的土体受到挤密和压实，改善土体的强度和减少渗透系数。　　2、通过渗透注浆作用，形成浆液凝结体与土体构成一种复合土体，浆脉自身硬化，产生强度，与土体共同承受外力。　　3、浆液在进入地层是的劈裂，首先进入砂性土中对浆液阻力相对较小的弱部位，虽压力增大，再进入土体其他部位。这对加强弱部位土体是非常有利的。　　4、在压力作用下，注浆材料特别是细颗粒浆液能够进入渗水通道，通过渗水通

8、道到达远处，起到堵塞水的作用，待其固结后，再继续注浆会在通道周边一定范围内形成劈裂浆脉加固土体。　　2.2注浆加固阶段划分　　根据实验室和现场注浆试验，粉细砂地层中注浆的全过程可分为五个阶段，如图所示。　　第一阶段：充填渗透阶段　　在