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1、劈裂注浆技术在软流塑地层加固中的应用论文.freel,地面有2栋7层楼房,1栋4层楼房和一条700污水管;在玄武门站南端段,隧道穿过地层为软～流塑淤泥质粉质粘土,覆土厚度约8m,地面有2栋2层楼房,3栋5层楼房和一条900污水管。以上两段软—流塑粉质粘土、淤泥质粉质粘土,强度低,灵敏度高,易产生蠕动现象,开挖后自稳能力极差,易坍塌,地面沉降难以控制,严重时可能发生洞内涌泥现象,使施工无法进行,因此必须对土体进行预加固。2施工方案经工程调研和论证,决定采用台阶分步开挖法施工,同时采用大管棚+小导管超前预注浆的辅助工法(如图1、图2所示)。长管棚结合小导管注浆和掌子面超
2、前预注浆法,是在隧道拱部打设长管棚和小导管注浆,对拱部进行加固和超前支护,并对隧道掌子面的地层进行注浆改良,然后在管棚和加固拱圈的保护下进行开挖、支护与衬砌。设计拱部150°范围设立管棚支护,注浆加固范围1.5m,大管棚采用长40m的?108钢管,钢管打孔注浆,大管棚搭接长度3m,环向间距0.35m;短导管采用3m长的?32普通水煤气管,搭接长度1.5m,环向间距0.35m;长导管采用13m长的图1图1大管棚+小导管超前注浆示意图Ⅰ—小导管超前注浆;Ⅱ—掌子面封闭注浆;Ⅲ—台阶开挖;Ⅳ下台阶开挖;Ⅴ—大管棚支护;Ⅵ—下台阶初期支护;Ⅶ—拱部初期支护图2掌子面注浆孔布
3、置图42PVC劈裂注浆管,搭接长度4m,间距0.5m×0.5m;边墙采用中空锚管注浆。开挖台阶长度2～3m,上台阶施工时设置临时仰拱封闭,临时仰拱采用16工字钢,喷20cm厚C20混凝土,两侧各设置2根32、长2.5m的锁脚锚杆,锁脚锚杆置入角度60°;下台阶开挖时,对上部钢架拱脚处,应采用跳槽开挖,及时支撑开挖后的拱脚。为进一步控制地表沉降,保护地面环境,在开挖及一次支护完成后,及时在其背后进行回填和固结注浆,充填由于开挖所形成空隙。对软流塑淤泥质粘土而言,本工法的关键是注浆,控制地面沉降和拱顶下沉的关键是注浆效果。3注浆材料隧道所通过的地层为淤泥质粉质粘土,含水
4、量大,透水性差,在此土层中采用劈裂注浆法加固时,不但存在土体受压后固结问题,还存在浆液本身的固结问题,浆液固结后如有多余的水份,它在粘土内无法排出,只能靠粘土中被劈开的裂隙排出,因此采用水泥浆液或水泥粘土浆液时会造成到处跑浆现象。水泥-水玻璃双液不仅具备水泥浆的特点,而且还兼有某些化学浆液的特点,如浆液胶凝时间可在几秒至几十分钟之间准确控制,结石体抗压强度高,结石率可达98%～100%等,可注性比纯水泥浆明显提高。采用水泥-水玻璃双液可克服注浆过程中的跑浆现象,有效提高固结土体早期强度,也有利于浆脉周围被挤压土体的再固结和整个地层强度的提高。(1)为确定合适的注浆材
5、料及配比,对6个不同品种的水泥-水玻璃浆液进行了室内试验,考察了浆液初凝时间、净浆立方抗压强度与水泥品种、水灰比及水玻璃加量范围的关系。室验分两个步骤进行:第一步通过对浆液凝结时间、净浆立方体抗压强度(40×40×40mm3)与水泥品种关系的研究,选出两种合适的浆材;第二步对选出的两种浆材,通过对其与水玻璃反应特性的比较,从中选出最合适的水泥品种、水灰比及水玻璃加量范围。试验采用正交设计方法安排,用多指标综合平衡法分析试验结果。由浆材及配化实验结果可知:抗压强度的主要影响因素是水灰比,初凝时间的主要影响因素为水泥品种。试验所用材料中Hc—T(高)、Hc—T(可)及4
6、25号普通水泥后期强度较高,但425号普通水泥凝结时间较长,初期强度也低,故决定选取Hc—T凝结时间可调超细灌浆材料和Hc—T高强无收缩超细灌浆材料继续做进一步试验,研究水灰比及水玻璃加量对凝结时间及流动度的影响。(2)Hc—T高强无收缩超细灌浆材料试验结果可知:两种试验材料,随水灰比的增大,凝结时间增长,浆液流动度增大,且在试验范围内呈现线性变化;随水玻璃加量的增多,浆液初凝时间缩短,流动度减小;在水灰比相等的情况下,Hc—T凝结时间可调超细灌浆材料与水玻璃的反应更快,且水灰比变化对凝结时间和流动性的影响更小,浆液更稳定。经过技术经济论证,决定对不同注浆管采用不同
7、注浆材料进行现场试验。大管棚:42.5级普通硅酸盐水泥-水玻璃双液,水玻璃浓度25～35Be°,模数2.6,水灰比0.8～1.0,水泥浆与水玻璃体积比1∶0.5。小导管和PVC劈裂注浆管:Hc—T凝结时间可调超细灌浆材料,水泥标号42.5级,水灰比0.6～0.8,水玻璃浓度25Be°左右,水玻璃加量1%～3%。注浆加固压力1.0～1.5MPa。4注浆效果注浆是隐蔽性工程,为保证注浆质量,应对注浆效果进行检查。通过对掌子面加固土体进行开挖,目测注浆加固范围,发现加固土体中浆脉分布明显,注浆孔周围也有明显的挤密土体。采用设计方案,顺利地通过了科研试验段的软弱土层,施
