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1、富水砂层隧道围岩止水施工技术张帆(中铁十二局第二工程公司,山西太原030032)摘要:用止水帷幕、降水井、多头搅拌水泥土防渗墙及地表化学注浆等措施,防止富水砂层段地下水侵入隧道,提高围岩稳定性,保证施工安全及质量。关键词:止水帷幕;降水井;洞内深孔注浆中图分类号:U45文献标识码:A文章编号:10063226(2005)010099041工程概况深圳地铁香蜜湖—车公庙区间隧道位于深南大道的中央及北侧的绿化带下,全长1101138m。线路两侧建筑物较少,地下各种管线、管道纵横交错,地面交通繁忙。线路设计为线间距1312m的两条并行单线,覆土厚度为817～1019
2、m,断面为马蹄形,复合式衬砌,宽6136m,高6166m。区间采用暗挖法施工。区间中有三段长约642m洞顶为较厚的富水砂层段。地层自上至下分别为人工堆积层素填土冲积、海积层粘性土混砂砾,夹薄层砂;冲积、海积层砂类土,松散至中密,局部密实,结构松散,含水丰富,工程地质条件极差;残积层、花岗岩全风化带结构松散,扰动后结构破坏,遇水易软化,强风化带扰动后遇水成砂砾状。本工程地下水主要受大气降水补给。第四系孔隙潜水主要赋存于第四系冲积、海积粘性土、砂层及残积砾质粘性土中,承压水头高012～114m。粘性土及残积层中含水量较少,具弱透水性;砂层中地下水丰富,为主要含水层
3、,具有中等—强透水性。基岩裂隙水主要赋存于花岗岩风化层中,含水量较少。地下水埋深113～918m,水位高程2143～1218m,地下水位变幅1～2m。2止水帷幕及降水井施工整个区间段含水丰富,地下水位高,大部分地段拱顶为较厚的富水砂层,围岩软弱,自稳性差,含水开挖极易形成涌水涌砂的险况,甚至导致通天大塌方。为保证施工的顺利进行,止水是关键。故施作止水帷幕和降水井作为主要施工止水手段。区间隧道施工前先在该段施做格构式止水帷幕,并在其内进行井点降水。帷幕总延长213711m,平均注浆段长1613m。止水帷幕设在距结构外缘2172m处,沿线路方向约30m设一横向隔断
4、。施作帷幕后地层渗透系数达到10-5cm/s。区间共设71根管井和49个观测孔,管井开孔直径Φ700mm,井管采用Φ400mm的钢筋笼,镀锌铅丝包网,外裹一层尼龙网。井管外150mm厚及井底500mm高度内充填粒径3～115mm圆形、亚圆形砂卵石滤料,井口1500mm深用粘土回填夯实。管井深至结构底板以下6m,平均井深2716m,观测孔平均孔深2516m。由于止水帷幕段地下管线复杂,施工干扰比较大,在地下管线段进行渗透注浆,而在没有地下管线段进行多头搅拌双排水泥土防渗墙。211渗透式注浆止水帷幕施工帷幕为115m厚的垂直浇地式注浆帷幕,注浆范围为砂层上下各21
5、5m。采用地质钻机,垂直于地面收稿日期:20040430作者简介:张帆男1977年出生助理工程师石家庄铁道学院学报第18卷100成孔,将注浆管下到孔内,采用水泥-水玻璃双液浆分段渗透注浆,使得浆液在压力条件下,较均匀地渗入地层,降低地层的渗透能力,提高地层的抗压、抗剪能力,在隧道两侧形成帷幕,挡住两侧地下水。21111注浆孔布置及注浆材料采用三排注浆孔,三角形布置,浆液扩散半径设计为014m。注浆原材料用425#普通硅酸盐水泥,加40°Be′水玻璃(M为7～311)。用磷酸氢二纳(氢氧化钙)作缓凝剂水泥水灰比(质量)W∶C=018,水泥～水玻璃体积比:C∶S=
6、1∶018;水玻璃浓度:33°Be′;磷酸氢二钠(缓凝剂)掺加量:1%～3%。21112施工艺及施工技术要求选用地质钻机钻成Φ70mm的孔,孔深穿过砂层不小于215m,钻进中对不同深度的地层变化进行记录。钻孔终孔后即插入塑料阀管到设计深度,并在阀管内加入水,以减少阀管的弯曲,并及时进行封孔处理,浇注套壳料。待套壳料凝固后,在塑料阀管中插入注浆芯管由下向上逐段进行注浆,每段注浆压力达到设计压力值并稳压10min后提芯管50cm,重复注浆直至设计受灌段顶部。注浆完毕后,用清水冲洗塑料阀管中的残留液,以利下次注浆。注浆流量为7～10L/min,注浆压力013～015
7、MPa。注浆施工顺序原则上采取由外到内的方式,有效控制浆液扩散区域,确保注浆后形成完整的止水帷幕。通过渗透式注浆止水帷幕施工,确保了帷幕管线段的闭合,加固了管线段的土体,保证了管线段的安全,而且固结了砂层段的塑状流砂,控制了地下水最重要的补给来源。212多头搅拌水泥土防渗墙施工21211技术参数根据目前的机械设备能力和经验,墙体有效厚度可取190～450mm,成墙深度一般不超过2215m最大不超过25m。根据本工程的水文地质情况采取搅拌头直径Φ410mm,墙体有效厚度300mm,搅拌机每次步进222mm,二次步进成墙。回化剂采用425#普通硅酸盐水泥或矿碴水泥
8、,水泥掺入量(质量比)一般为8%～12
