“H”型注浆加固在浅埋隧道施工的应用
2015-07-27
一、工程概况
金沙洲隧道横穿三角洲平原区的广花盆地，地下水富水地南部边缘地段，地势北高，往南渐低，南段珠三角平原区标高1～3m，地面坡降约为1～5%。隧道地表水及地下水均由北西向南东汇流入珠江。测区地处北回归线以南，属亚热带海洋性气候，雨量充沛，为地下水的渗入补给提供了充足水源。但由于大部分地段地下水位浅，地下水循环交替作用迟缓。
根据勘查揭示，金沙洲隧道处在古生界及新生界岩性地层的区域内，场区的土层按其成因分类主要有：第四系人工填土层（Q4ml），全新统冲积相沉积层（Q4al）、残积层（Q4el）。第四系人工填土层（Q4ml）素（杂）填土：呈灰黄色、灰褐色等。由黏性土、砂和少量砖块、碎石等组成。稍湿～饱和，松散。据岩土特征的差异可分为淤泥、黏土、粉质黏土、粉土、粉细砂、中砂、粗砾砂等七个主层。
二、注浆法施工加固基理
注浆法是利用液压、气压学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密的等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结合体”。注浆采用高压注浆法对松散土体进行注浆，在压力的作用下浆液充分与土层相结合的方式，在土体中凝固后土体形成坚实整体从而保证了结构的稳定、安全性，提高。
三、注浆主要设计参数
1、注浆材料选用
(1)注浆所用的水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号宜为425号。水泥应保持新鲜，一般不得超过出厂日期三个月，受潮结块者不得使用，水泥的各项指标应符合现行国家标准，并附有出厂试验单。不宜采用特殊硅酸盐水泥注浆。
(2)注浆用水应量可饮用的河水、井水及其它清洁水，海水和工业生活废水等不应采用。
(3)注浆采用普通水泥单液浆、普通硅酸盐水泥。其特点：1，水泥浆越浓、水泥浆的比例越大和温度越高，浆液凝结时间就越短；2，凝固后的密实率高，可达80-85%；3，软土强度度得到提高。但是双液应用过程中，注浆材料与外加剂拌合过程中凝固速度难以控制，时间较长则液态速凝剂很容易将注浆管封死，给重新注浆造成很大困难。
注浆用单液浆液，以水泥为主体，不掺加任何外加剂；水泥浆液以水泥为主体，通过在注浆中水泥浆液的水化反应来固结土体，从而达到设计效果。
(4)注浆管：采用Φ50袖阀管。
2、主要参数
(1)水灰比：注浆水灰比取1：1，水泥浆液比重为1.5t/m3，现场水泥浆液比重采用比重计控制。
(2)注浆压力：单孔注浆压力初压为0.2～0.5MPa，单孔注浆压力为2～3MPa，注浆过程中逐步提高压力。并持续注浆10min以上，进浆量不小于20L/min。
3、注浆介绍及示意
何谓“H”型注浆加：所谓“H”就是钻注浆孔成孔后，注浆导管的区分。所要加固的范围以上至孔口段安装Φ50袖阀管（实管），注浆加固段安装Φ50袖阀管(花管)。同时在隧道开挖两侧钻孔至隧道底部5米进行注浆，故形成“H”型。如下图所示。当注浆钻孔至设计标高后下Φ50袖阀管(花管)，上部安装（实管），同时在注浆管底部安装堵头。堵头作用：主要是在注浆过程中通过，水泥浆液在注浆机器的作用下不从管底反浆。从而使浆液通过压力的作用挤开Φ50袖阀管的橡胶圈，浆液劈入土层中与土层混合成一体。当水泥浆液达到一定凝期后，通过水化反应与土层固结成一体，故达到设计效果。
3、注浆效果
注浆效果影响工程的安全和质量。特别是在隧道开挖施工至该段时，洞内沉降连锁带动地表沉降，为达到预期固结地表土层、注浆是否有缺漏点有很大关系。由于上部的地质条件土层含有大量淤泥层，软塑性大，若因注浆没有固结土层，可能因洞内沉降带动地表发生变化造成重大经济损失，将造成巨大经济损失和无法估量的不良后果。因此，注浆是否达到预期效果是固结土体的关键之一。注浆效果应通过注浆地质雷达探测和实际经验确定。
四、结语
“H”型注浆技术在浅埋隧道地表加固工程中的应用具有独特性，但是注浆成功与否受土质、注浆材料、注浆压力等因素影响，也直接决定了工程的安全。浅埋隧道洞内采用短开挖、强支护、并配合地表注浆固结的方法进行施工，是一种可行有效的方法。但灌浆技术还没有成熟的理论，无具体的模式，应结合工程实际经验进行。
