地鐵深基坑雙液漿堵漏技術(shù)應用

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［摘要］在軌道交通建設過程中，表土層復雜水文地質(zhì)條件下經(jīng)常遇到基坑滲漏問題，通常采用雙液漿堵漏技術(shù)進行封堵。通過徐州地鐵市政府站涌砂事故的成功封堵案例，探討雙液漿堵漏方法在實際中成功應用的關(guān)鍵技術(shù)，得出了包括動態(tài)的漿液配比、合適的漿液匯合管長度、減少輸漿管路堵塞方法、正確的設備選型等實踐經(jīng)驗，為日后的工程實踐和應急救援提供了技術(shù)指導。

［關(guān)鍵詞］雙漿液；基坑滲漏；堵漏技術(shù)；漿液配比

引言

在城市軌道交通建設過程中，由于地下工程施工質(zhì)量的不可預見性及水文地質(zhì)等施工、管理風險和環(huán)境風險造成的諸多因素的影響，會出現(xiàn)各種各樣的滲漏問題，包括基坑墻面、墻縫或墻體滲漏、墻縫或墻體涌水涌砂等。如何深入分析研究注漿堵漏技術(shù)并更好地運用到實踐中是所面臨的主要問題。堵漏常用的雙液注漿技術(shù)是利用水泥和水玻璃2種漿液，利用機械的高壓動力，將雙液漿注入地層孔隙中，利用其良好的流動性、觸變性、擴散性、漿液的初凝時間短且可調(diào)，可以達到快速堵漏的效果。但是在實際工程中，往往存在操作不當或涌水判斷不準確帶來封堵不及時的情況，造成堵漏延遲或失敗，給工程施工帶來不利的影響［1-2］。這就要求施工人員對現(xiàn)場實踐中各個操作細節(jié)要進行深入的分析與研究。

1雙液漿堵漏技術(shù)

（1）雙液注漿的原理。雙液注漿是采用水泥漿溶液及水玻璃溶液混合后生成水泥膠，利用水泥膠凝結(jié)速度快、強度提高快的特點封堵滲漏通道，達到堵漏目的。水泥-水玻璃漿液亦稱CS漿液，兩者按一定的比例以雙液方式注入。水玻璃能顯著加快水泥漿的凝結(jié)時間，CS漿液的凝結(jié)時間可在幾秒到幾十秒內(nèi)準確控制，所依據(jù)的原理是：在一定范圍內(nèi)，水玻璃濃度越小，凝結(jié)時間越短，兩者呈直線關(guān)系；水泥漿越濃、水泥與水玻璃之間反應越快，凝結(jié)時間越短。注漿用水玻璃對模數(shù)和濃度有一定的要求，水玻璃模數(shù)的大小對注漿影響較大，模數(shù)小時，二氧化硅含量低，凝結(jié)時間長，結(jié)石體強度低；模數(shù)大時，二氧化硅含量高，凝結(jié)時間短，結(jié)石體強度高。（2）雙液注漿的優(yōu)點。①雙液注漿漿液具有良好的流動性、觸變性和擴散性，漿液初凝時間短且可靠，能快速提高強度和封堵效果；②施工安全、簡便、快速、工期短、質(zhì)量好、見效快，適合工程搶險；③施工裝備小，調(diào)動靈活，對周圍環(huán)境的擾動小，可以有效地控制周圍地層的沉降。（3）雙液注漿的工藝流程及主要設備。雙液注漿設備主要包括鉆機、雙液漿注漿泵及配套水、電和管纜設施等。雙液注漿的工藝流程如圖1所示。

2工程險情概況及搶險經(jīng)過

2.1工程及險情概述

市政府站為徐州市地鐵2號線的中間站，車站位于云龍區(qū)昆侖大道與漢風路的交叉口處，沿昆侖大道北側(cè)呈東西向布置。該站為地下二層島式站臺車站，站臺寬11m，主體結(jié)構(gòu)采用單柱雙跨鋼筋砼箱型框架結(jié)構(gòu)，全外包防水。車站結(jié)構(gòu)外包全長為204.6m，標準段寬度為19.7m，站臺中心里程處深16.6m，端頭井寬度24.9m，深度18.7m。市政府站采用明挖順作法施工，圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系。在地鐵2號線施工過程中，東端頭井井底接近基底土方開挖過程中基底土層出現(xiàn)局部液化，并在端頭井東北側(cè)地下連續(xù)墻接頭處發(fā)現(xiàn)涌砂，涌砂量約0.8m3/h。基礎出水點具體位置如圖2所示。東側(cè)端頭井井槽底設計標高21.82m，施工場地范圍內(nèi)地下水主要為淺部第四系粉土層中的孔隙潛水、弱承壓水及基巖裂隙水。地基液化等級為中等。險情發(fā)生后，按以下步驟進行堵漏搶險操作：（1）確定水源。根據(jù)滲漏水的溫度、顏色、味道、含有物及滲漏量大小變化在時間上有無規(guī)律性來判斷，也可通過做連通試驗的方法進一步確認。滲漏點的水大多來源于形成的混合水。通過觀察出水情況，判斷為第四系松散層孔隙水。（2）查找滲漏通道。滲水通道的路徑復雜多變，不同的滲水水源有不同的滲水路徑。查找時通常在基坑滲漏點止水帷幕的外側(cè)鉆孔，同時觀察滲漏水量大小、顏色變化、鉆孔返水情況。（3）漏砂部位地下連續(xù)墻接頭形式為鎖口管，根據(jù)現(xiàn)場實際漏砂情況及該接頭滲水分布，結(jié)合該部位工程地質(zhì)條件，判斷為連續(xù)墻接縫處出現(xiàn)裂隙。涌水點有2處，分別位于基底上方約1.0m和基底上方約15.0m的三角平臺處。在連續(xù)墻和外側(cè)土層間存在裂隙，水流從裂隙中流至18m深的基底，然后從連續(xù)墻裂隙中涌出。

2.2搶險經(jīng)過

（1）施工方案確定?，F(xiàn)場分析，出水點涌水量較大并伴有涌砂現(xiàn)象，且時間較長，導致涌水通道逐漸加大，滲水點位置可能已經(jīng)出現(xiàn)空洞，若不及時封堵，可能會造成周圍基坑壁坍塌，應快速采取措施控制涌水。現(xiàn)場分析采用外堵法，即采取在墻體外側(cè)打鉆注漿的方式。優(yōu)點是有利于快速注漿、控制水流，且注漿孔布置在基坑外不影響基坑內(nèi)部的施工，直接在出水點注漿堵漏效果明顯，同時對地連墻周圍土體也有一定加固作用，減小作用于地連墻的水土壓力。缺點是滲流通道往往難以控制，注漿壓力會造成地層變形，施工和控制的難度比較大［3-5］。（2）設備選擇。鉆孔采用阿特拉斯T40全液壓露天鉆機，該鉆機單次自動換桿鉆孔深度可達29m，一般地層鉆進速度可達30m/h，在巖石及硬質(zhì)土層中的鉆進速度可達50～60m/h。注漿采用SYB雙液漿液壓注漿泵，該泵的最高壓力、流量可以自行設定，調(diào)節(jié)方便，可以壓水以及粘稠性漿液和漿液內(nèi)含粒子直徑小于5mm的砂漿。（3）漿液材料選用PO42.5普通硅酸鹽水泥和模數(shù)2.4～3.4、濃度22～40°Bé水玻璃，水泥漿與水玻璃取體積比1∶0.7，CS漿液結(jié)石率98%～100%，注漿壓力控制在0.5～2.0MPa，初凝時間在50～70s。（4）利用T40鉆機鉆孔，在套孔過程中，鉆進12m左右時，基底涌水水流出現(xiàn)明顯擾動現(xiàn)象，判斷該鉆孔已直接打通涌水通道，并且涌水通道在地下12m左右與連續(xù)墻外側(cè)貼合。注漿孔位置如圖3所示。（5）雙液注漿系統(tǒng)連接好后，首先啟動1號泵向鉆孔注水泥漿。10min后，下方反饋透水點出現(xiàn)青色的水泥漿，確認注漿管口在涌水通道內(nèi)。開啟2號泵并調(diào)整速度和壓力，向涌水通道內(nèi)注雙液漿，開始堵水。30min后，1號泵的壓力出現(xiàn)波動，增大到0.8～2.0MPa，壓力較大且不穩(wěn)定。涌水點1水流已逐步變小并漸止。50min后，1號泵壓力突然增至3MPa以上，打開泄壓閥并關(guān)閉1號泵，同時關(guān)閉2號泵開啟泄壓閥。注漿初見成效，原涌水點1已不再出水，但出水點上方3～4m處出現(xiàn)滲水加大現(xiàn)象。（6）涌水通道在地下12m左右接觸連續(xù)墻，沿連續(xù)墻與土層間的縫隙流至基底，并從連續(xù)墻體裂隙（涌水點1處）涌出，經(jīng)過注漿，已將涌水點1處裂隙外側(cè)涌水通道堵住。但由于該墻體還存在涌水點2，且水量加大，說明該地點連續(xù)墻體對外有縫隙，由于涌水點無其它通路，所以該處涌水加大。（7）出水點2注漿堵漏。將注漿管拔出至鉆孔深約14m處繼續(xù)進行注雙液漿。將注漿管拔出至指定深度后再采取以前的辦法，先開啟1號泵注水泥漿，當出水點位置發(fā)現(xiàn)有水泥漿流出時開啟2號泵注水玻璃，進行雙液注漿。從涌水點2涌出半凝固的雙液漿確定2處裂隙已堵住，但分析認為，連續(xù)墻外側(cè)涌水通道應該還有較大空隙未被填實，應在緩慢拔管的同時，繼續(xù)注雙液漿鞏固堵水效果。

3結(jié)論與展望

雙液注漿堵漏技術(shù)對于處置城市軌道交通深基坑的突發(fā)涌水涌砂險情具有快速、高效的堵漏效果，適用表土層復雜水文地質(zhì)條件，為基坑滲漏處理提供了一種簡單易行的方法，在應急搶險中得到了廣泛應用并取得了較好的效果。同時也說明應用雙液注漿堵漏技術(shù)工藝，可以對深基坑滲漏進行快速有效封堵，最大限度地減少基坑涌水涌砂造成損失。在雙液漿堵漏技術(shù)方案實施過程中，得出以下幾個關(guān)鍵注意點：（1）水泥－水玻璃漿液的主要特點之一是膠凝時間短，采用雙液方式注入，施工工藝較單液漿復雜，容易造成注漿間歇過程中堵管現(xiàn)象的發(fā)生。輸漿管路的安裝應盡量縮短漿液匯合管的長度，漿液匯合管的長度應控制在5m左右；水泥－水玻璃漿液匯合處的三通混合器應安裝減壓閥，并可通過減壓閥注水清理匯合管路。（2）采用普通水泥加水玻璃漿液時，注漿終壓控制在2.5MPa以內(nèi)。雙液注漿膠凝時間控制在1～3min，利于漿液擴散和施工操作，減少堵管故障的發(fā)生。（3）水泥漿和水玻璃在流入涌水通道前充分混合，能快速凝固，堵水效果好。（4）注漿堵漏施工時應對滲漏水情況的變化、漿液是否沿滲漏水流出及流失量大小等情況進行仔細觀察，并及時調(diào)整施工位置和漿液配比。（5）雙液注漿臨時停止前應停用水玻璃，以單液水泥漿方式再注漿60～120s，用純水泥漿置換出注漿管路內(nèi)原雙液混合漿液，防止輸漿管路的堵塞。（6）注漿堵漏是在動水條件下施工，而漿液的凝固、堆積是需要一定時間的，若水流較大，就會造成漿液來不及凝固、堆積就被水流沖走，因此在注漿前一般要用黏土、水泥包等對漏水處進行適當?shù)姆磯悍舛?。出于同樣的原因，注漿孔不宜緊靠漏水處，一般以距離0.5～1.0m為宜。（7）在堵水、堵漏成功后，雙泵交替開啟，可調(diào)整雙液漿配合比，延長雙液漿初凝時間。（8）地下工程發(fā)生滲漏水都不同程度的有土體流失情況，在注漿堵漏施工完成后，可同樣采用注漿的方法補償土體損失，以減少周邊土體和構(gòu)筑物的位移，增加周邊土體的強度和剛度。

［參考文獻］

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作者：李士錦 段曉平 張雷 單位：徐州礦務集團有限公司 救護大隊