福州市軌道交通1號線05合同段
（即盾構始發端超前注漿加固）
中鐵三局集團****
福州市軌道交通1號線05合同段專案經理部
2023年10月30日
在軟土地區的盾構施工中，端頭土體加固是施工中的重要環節，也是施工中的控制重點。端頭加固作為一項臨時工程，其目的就是保證盾構機安全順利的始發或到達，因此要求加固後的土體在端頭井圍護結構鑿除後能有良好的自穩性、防水性。進出洞施工的事故發生，主要是防水措施失敗導致。
其中加固土體的防水性達不到要求，盾構機進洞時易引發湧水，湧砂，導致事故發生。
根據福州市軌道交通1號線工程（南門兜站~茶亭站區間）岩土工程勘察報告地質剖面圖分析，場地地質為粘土、淤泥質地層。鑑於南門兜站~茶亭站上、下行線工程地質及水文地質的複雜性，本次深注漿的目地是對盾構始發端地層進行探水、注漿加固，確保城市盾構安全始發。經過經濟、技術比較，確定以下形式進行注漿加固。
注漿加固使用水泥、水玻璃雙漿液通過雙漿液注漿幫浦、注漿孔道均勻地注入土體中，通過水泥中所含礦物與土體中的水土分別發生水解、水化反應以及團粒作用等，形成懸浮膠體和團粒，硬化後形成強度大、壓縮性小和抗滲性高、穩定性良好的水泥土。同時雙漿液本身凝膠時間短，在處理含水量較大、滲透係數較大的土體時能更好、更及時的加固止水。
水泥土結硬後，土體的孔隙率和含水率降低，密度加大，同時由於水泥土擠壓土體，使土體變形能力增加，提高變形模量，從而防止或減少洞門端頭土體坍塌。土體孔隙率降低後還提高了土體的抗滲能力，減少地下水和周圍水系對端頭土體的水波動壓力影響。
注漿加固可以很好的彌補旋噴樁在含水量大、滲透係數大的土體中成樁困難，難以達到加固效果的缺點，從而達到土體加固的作用。
一、注漿方案確定
始發端處理長度不小於9m，首先在掌子面上第一環上部及下部各選取乙個一序孔作為先導孔，探明前方地質情況，以便於確定採用何種布孔方法。先導孔施工完畢後，分環分序施工，開孔鑽進4.0~6.
0m後下設直徑90mm的pvc孔口管，待凝後自外而內分段進行鑽孔灌漿處理。由於前期專案部已預先加固（左線4公尺，右線6公尺）處理段，加固段效果檢測採用打探孔的形式進行，探孔施工過程如發現湧水、塌孔、突泥等異常情況則立即封堵孔口，並拍好**的同時通知專案部指派的現場負責人確認後，重新對存在缺陷的部位進行加固處理。
二、鑽孔灌漿引數確定
由於要求加固端地層資料存在不確定性，且分層位置不夠清晰，根據區間與線路地質情況判斷，預計為淤泥質和粉質粘土層，為保證加固效果，確定如下施工引數，但在實施過程中仍可進一步優化和調整。
地層為黏土層和淤泥質地層，地層塑性大，漿液可能以漿脈形式流失，計畫注漿鑽孔在洞門斷面周邊成等距布置，外環等距梅花型布置15孔（孔距約1.2m），內環等距梅花型布置15孔（孔距約0.8m），灌前探孔4孔，灌後探孔4孔，鑽孔38孔，合計約342m。
（布孔形式詳見圖1）
圖1三、鑽孔技術要求
1）孔口管埋設：為保證掌子面鑽孔、灌漿工作的順利進行，考慮到已進行加固4~6m，若前期加固效果理想，埋設孔口管長度按4~6m考慮，管徑宜按90mm。孔口段設防湧裝置，防止大突水時孔口封閉器安裝困難。
配套的孔口封閉器相應準備1~2套，且止水效能良好。孔口管埋設牢固，確保灌漿的順利進行。同時，當遇到有湧水發生時，能順利實施有效封堵；
2）孔位嚴格按照設計位置放樣定位，偏差保證在10cm以內，鑽孔布設前測量其開孔位置座標及開孔方位角；
3）孔深水平方向暫定為10m，具體根據各自鑽孔角度調整實際孔深；
4）孔徑根據鑽孔目的確定，一般灌孔開孔直徑不小於91mm，終孔直徑不小於60mm；
5）孔斜應嚴格控制，終孔斜度應嚴格控制在2°以內；
6）鑽孔過程中，凡遇岩性變化，發生掉鑽、坍孔、鑽速改變、回水顏色、失水量、湧水量等異常變化，應詳細記錄；
7）灌漿孔鑽孔結束後，應進行沖洗，孔底殘渣沉積厚度不超過20cm；
8）各類鑽孔施工過程中、施工完畢暫停或中斷施工時，孔口均應安設好孔口閘閥，防止地層失水，地面建築物變形開裂等。
四、注漿技術要求
1）灌漿採用孔口封閉，先施工外環再施工內環，分段孔內迴圈法灌漿；
2）灌漿段長：為保證灌漿孔順利鑽進，同時保證止水及固結效果，鑽孔一般分三段進行灌漿處理，即第一段孔口段4~6m，第二段孔深6~8m，第三段終孔段孔深10.0m。
若遇湧水》5l/min或孔內突泥，不管孔深與段長是否達到設計值立即停鑽，進行灌注後再鑽進，以確保施工進度及安全；
3）灌漿壓力：充分考慮地層的有效可灌性的同時，又不能破壞抬動地表，初擬孔口段灌漿壓力（孔口表壓力）孔口以下段單液漿按0.3~0.
5mpa（雙液漿灌注壓力2mpa）壓力控制，具體根據灌段吸漿量大小調整；
4）大量吸漿段的處理：灌漿過程中，若出現灌段大量吸漿時，及時分析引起的原因，區分具體情況採取改變漿材配比、新增速凝劑等針對措施進行相應處理；
5）灌漿結束標準：達到設計灌漿壓力後，注入率＜1l/min穩定30min結束；
6）灌漿過程中應及時記錄、制定漿量、灌漿孔號、段位、段長、注入量、注入率變化等；
7）灌漿完成後，孔內下入48mm鋼管（頂拱部位）或38mm的pvc管（仰拱部位）。
五、灌漿材料及漿材配比
1）水泥：採用效能穩定、強度達32.5mpa以上，質量符合要求的復合矽酸鹽水泥；
2) 水玻璃：一般灌漿用的水玻璃要求m=2.4～3.4。水玻璃的濃度稱波美度(be』)。灌漿一般使用30～40be』的水玻璃。滿足穩定漿液配製和灌注要求；
3) 水：符合《混凝土用水標準》jgj63-2006；
4）漿液選擇：漿液採用水泥-水玻璃雙液漿為主；
5）漿材配比：初步選定開灌水灰比為1.5:
1，漿液配比選用1.5:1、1:
1、0.5:1，漿液使用原則是先稀後濃。
單位吸漿量超過30l/min後，立即採用雙液漿進行灌注，水玻璃材料根據需要而定，一般為固相材料的3~10%；
6）所有灌漿材料均應妥善保管，嚴禁使用受潮變質的原材料。
六、製漿技術要求
1）製漿水泥、水玻璃和其它摻加料採用重量法計量，誤差控制在5%以內；
2）定期檢查和監測制定的漿液密度；
3）漿液必須攪拌均勻，攪拌時間不少於30s，漿液自製備至用完時間不大於4h；
4）寒冷季節應做好機房與管路的防凍結工作，炎熱季節應採取降溫措施，使漿液保持5～40℃條件下進行灌漿實施。
七、施工所需機械
主要施工機械裝置配備計畫表
九、總結
施工重點控制加固的均勻性、保證加固效果，避免盾構始發過程中的漏水流砂事件的發生。難點為注漿的控制，包括漿液配比的除錯、注漿壓力、注漿量的控制。
通過水平探孔注漿施工，成功對洞門後方土體進行加固，並成功進洞。通過本端頭加固工程的實施，主要得到以下結論。
（1）通過工程實踐證明，水平深孔注漿加固方式可應用於富水、含砂、淤泥土層的加固，並取得了較好的效果；
（2）水平深孔注漿加固採用水泥—水玻璃雙液漿，漿液凝結時間短，且凝結效能好，使加固土體有較好止水效果；
（3）該注漿加固方式適用於地表不具備注漿條件或地下存在管線的情況。
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