地鐵深基坑雙液漿堵漏技術應用

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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鍵技術，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指導。

［關鍵詞］雙漿液；基坑滲漏；堵漏技術；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

（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時間，CS漿液的凝結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，凝結時間越短，兩者呈直線關系；水泥漿越濃、水泥與水玻璃之間反應越快，凝結時間越短。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，凝結時間長，結石體強度低；模數(shù)大時，二氧化硅含量高，凝結時間短，結石體強度高。（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，主體結構采用單柱雙跨鋼筋砼箱型框架結構，全外包防水。車站結構外包全長為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，圍護結構采用地下連續(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，并在端頭井東北側地下連續(xù)墻接頭處發(fā)現(xiàn)涌砂，涌砂量約0.8m3/h?；A出水點具體位置如圖2所示。東側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。現(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?，F(xiàn)場分析采用外堵法，即采取在墻體外側打鉆注漿的方式。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，打開泄壓閥并關閉1號泵，同時關閉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結論與展望

雙液注漿堵漏技術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。在雙液漿堵漏技術方案實施過程中，得出以下幾個關鍵注意點：（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