论文部分内容阅读
摘要：本文通过讨论注浆技术在地铁土建施工中五种应用方式指出注浆技术是地铁土建施工中应用最广泛的技术之一。不同的施工问题选用相应的的双液注浆技术和化学注浆技术两种注浆施工工艺。
关键词：地铁施工；注浆技术；应用
【分类号】：U231.3
1. 前言
随着城市和现代交通建设的飞速发展，地下空间开发规模越来越大，一些地铁工程不得不在复杂地质条件下修建，当围岩稳定性和结构变形控制不能满足地铁施工和环境安全时，必须采取辅助施工方法对其进行处理。注浆作为地下软弱围岩和地下水处理的一项关键技术，已经成为地铁工程施工技术研究和应用的重要部分。地铁土建工程由于需要满足地铁运营多方面的功能需要，所以施工结构类型多；地铁由于埋深较浅，故而造成地铁施工穿越的地层地质条件变化复杂；地铁为满足城市功能的需要，多通过繁华区域，施工的周边环境复杂。为满足地铁土建施工多方面的需要，注浆技术得到了广泛应用。
2. 注浆技术在地铁土建施工中的应用
2.1 为过河段隧道堵水进行的注浆
注浆堵水就是通过注浆管把浆液均匀地注入构造物周围的地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，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，在构造物周围形成一个强度大、裂隙闭合、非通透性良好的结石体，从而实现堵水的目的。
2.2 为提高锚杆抗拔力进行的注浆
为增大锚杆锚固段直径国内外工程界采用的方法有爆破扩桩、机械扩桩和改进注浆工艺。注浆增大锚杆锚固段直径的方法，因其设备投入少，工艺简单的特点，得到广泛的应用。锚固体直径大小主要取决于注浆量。
2.3 为通过流沙层进行的注浆
为安全通过流沙层，必须进行超前预注浆，固结细粉砂带，预防涌砂现象。如广州地铁二号线[1]江南西站南北斜隧道是车站主体结构的重要组成部分，通过它将站厅地下一层与主隧道站台层联系在一起。南斜隧道平直段埋深只有4m，处于广州市政主干道江南大道下，车辆动载大，使隧道本身稳定性降低。隧道断面上半断面中部为一条宽13m的细粉砂带，含水丰富。开挖后，会使细粉砂带产生涌砂现象，造成隧道拱顶失稳，发生坍塌。为提高隧道开挖时围岩的自稳能力，防止拱顶坍塌，确保施工安全，对流沙层进行超前小导管注浆。隧道开挖后观察，细粉砂带结石情况良好，保证了上部土体的稳定；拱顶杂填土结石情况良好，对车辆动载承受能力显著增强，杜绝了坍塌的发生。
2.4 为改良地层的力学性质进行的注浆
为达到改变自然沉积土某一物理力学性能的目的，有时必须采用注浆手段。如在北京地铁[1]西单车站的施工中为改变粉细砂岩地层的力学性质采取了注浆固结。西单地铁车站为三拱两柱双层结构，覆盖层厚仅 6 m，为国内第一个在繁华商业区施工的超浅埋暗挖车站。车站结构位于稳定性差的粉细砂岩地层中，为保护地面建筑物，不因地表沉降而产生破坏， 要求地表沉降不超过 30mm。为达到上述要求采用了雙侧壁法施工工艺，同时辅以大管棚与小导管超前注浆相结合的技术，使地层固结度达到0.5-0.7MPa。
2.5 为保护管线进行的注浆
地铁区间隧道开挖和车站基坑开挖都会不可避免地引起开挖区域一定范围的土体产生沉降和位移。由于地铁通过的区域内有大量的既有管线， 过大的地层变形会引起管线破坏， 需对地层注浆进行管线保护。同时，跟踪注浆的基础是沉降坡度差数据的准确性，因此水准点的设置至关重要。运用精确监测，多次跟踪注浆来补充土体流失，增强土体强度，局部抬升土体和管线，从而有效地控制土体的沉降坡度差，达到保护管线的目的。
3. 注浆材料必须具备的性能
由于地下工程的特点，要求注浆材料具有以下性能：（1）凝胶体或固结体的耐久性和抗渗性较好，受环境因素的影响小。（2）浆液的胶凝或固化时间可根据需要进行调节，具有较满意的强度。（3）浆液无毒，对环境无污染，而且灌注工艺比较简单。（4）注浆材料的来源广泛，价格相对低廉，贮存、运输方便。（5）要求浆液有一定的抗液化能力，即使在地震情况下也不发生液化。
4. 采用治理措施和相应的注浆施工工艺
4.1 双液注浆技术
在基坑开挖过程中，在墙缝大漏水点和坑底部位出现漏水时，采用双液在墙外侧灌浆和内侧封堵的方式给予治理。双液注浆实质上是静压注浆的一种，指利用液压，通过注浆管将两种浆液短时间混合均匀的注入地层中，其浆液以充填、渗透和挤密的方式，赶走土颗粒中的水份和填充空气所占据的位置，经人工控制一段时间后，浆液将原来松散的土颗粒或孔洞胶结成一整体，形成结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的结石体。先用钻机在墙外侧对应的漏水处，钻孔至漏水点处下方2-3m，将两种浆液A液（水泥浆）和B液（水玻璃）[2]泵送至钻杆底口，由于混合后的浆液具有速凝并可在瞬时内初凝的特点，因此能起到堵漏作用，同时注浆过程中浆液流失少而有效充填量大，及时补充了由流砂溜泥造成的土体损失。注浆时实施定向、定量、定压注浆，使土体的空隙或孔隙间充满浆液并固化，改变了土体的性状和强度。
双液注浆分为上口混合注浆和下口混合注浆两种方式。上口混合注浆是用两天注浆泵或一台双缸注浆泵，按一定比例分别压送两种浆液，经混合器混合后再通过注浆管注入土体中。下口混合注浆是两种浆液通过各自注浆管后在端部通过混合器混合后注入土体。
4.2 化学注浆技术
在基坑堵漏过程中，有些渗漏点和线是不采用双液注浆来完成的，尤其是对于较小的缝隙和孔洞，只要不是从坑底返水的，几乎都可以通过化学注浆的方式基于解决，在治理墙缝漏水时采用埋管注浆的方式均能收到良好的治理效果。化学试剂一般采用水溶性聚氨酯是有甲苯异氰酸酯（TDI）和水溶性聚醚进行聚合反应成的高分子化合物一种，外观呈淡棕色透明粘稠液体，密度0.98-1.10 g/cm3（25℃±0.5℃）[3]。当水溶性聚氨酯灌浆材料在压力作用下进入裂缝，与裂缝中存留的水或水汽—水溶性聚氨酯催化媒介结合，即刻产生化学反应并膨胀，在很短的时间内形成密实的弹性胶凝体，堵塞裂缝，达到防渗的目的。
宽度大于0.2mm的裂缝采用水溶性聚氨酯浆材进行灌浆处理；小于0.2mm裂缝采用环氧树脂胶封缝（对于干燥缝：采用改性环氧树脂基液封堵；对于潮湿缝：尽可能采用水溶性聚氨酯灌浆，止水干燥后采用改性环氧树脂基液封闭。灌浆困难的裂缝采用“堵漏灵”堵漏止水，干燥后用改性环氧树脂基液封闭）。水溶性聚氨酯灌浆材料进入裂缝的深度与裂缝宽度相关：裂缝越宽，浆液流速越大，进入裂缝就越深，灌浆效果越好。水溶性聚氨酯初始膨胀率能够达到100%，形成胶凝体以后，第一次膨胀消失，但具有很好的弹性，成为稳定的类似止水橡皮的弹性体。一般来讲，水溶性聚氨酯灌浆技术适用于处理稳定型裂缝的防渗工程，并在裂缝开展最宽的时机施工效果最好。
参考文献：
[1] 郭银波，黄忆龙.注浆技术在地铁土建工程中的应用[J].铁道建筑技术，2002（2）：20-22.
[2] 盛学鹏. 地铁区间隧道堵漏注浆施工技术[J]. 科学之友， 2011，6：90-91.
[3] 李伟，张宪方.注浆堵漏技术在天津某地铁围护工程中的应用[J]. 大众科技， 2008， 109（9）： 103-104.
作者简介：
张康康，男，（1986.09-），研究方向：地铁土建施工，工作单位：中铁七局集团第三工程有限公司
通讯地址：武汉市经济技术开发区（东风大道）万达广场1号门旁中铁七局
邮编：430056
联系方式：18109276209
关键词：地铁施工；注浆技术；应用
【分类号】：U231.3
1. 前言
随着城市和现代交通建设的飞速发展，地下空间开发规模越来越大，一些地铁工程不得不在复杂地质条件下修建，当围岩稳定性和结构变形控制不能满足地铁施工和环境安全时，必须采取辅助施工方法对其进行处理。注浆作为地下软弱围岩和地下水处理的一项关键技术，已经成为地铁工程施工技术研究和应用的重要部分。地铁土建工程由于需要满足地铁运营多方面的功能需要，所以施工结构类型多；地铁由于埋深较浅，故而造成地铁施工穿越的地层地质条件变化复杂；地铁为满足城市功能的需要，多通过繁华区域，施工的周边环境复杂。为满足地铁土建施工多方面的需要，注浆技术得到了广泛应用。
2. 注浆技术在地铁土建施工中的应用
2.1 为过河段隧道堵水进行的注浆
注浆堵水就是通过注浆管把浆液均匀地注入构造物周围的地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，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，在构造物周围形成一个强度大、裂隙闭合、非通透性良好的结石体，从而实现堵水的目的。
2.2 为提高锚杆抗拔力进行的注浆
为增大锚杆锚固段直径国内外工程界采用的方法有爆破扩桩、机械扩桩和改进注浆工艺。注浆增大锚杆锚固段直径的方法，因其设备投入少，工艺简单的特点，得到广泛的应用。锚固体直径大小主要取决于注浆量。
2.3 为通过流沙层进行的注浆
为安全通过流沙层，必须进行超前预注浆，固结细粉砂带，预防涌砂现象。如广州地铁二号线[1]江南西站南北斜隧道是车站主体结构的重要组成部分，通过它将站厅地下一层与主隧道站台层联系在一起。南斜隧道平直段埋深只有4m，处于广州市政主干道江南大道下，车辆动载大，使隧道本身稳定性降低。隧道断面上半断面中部为一条宽13m的细粉砂带，含水丰富。开挖后，会使细粉砂带产生涌砂现象，造成隧道拱顶失稳，发生坍塌。为提高隧道开挖时围岩的自稳能力，防止拱顶坍塌，确保施工安全，对流沙层进行超前小导管注浆。隧道开挖后观察，细粉砂带结石情况良好，保证了上部土体的稳定；拱顶杂填土结石情况良好，对车辆动载承受能力显著增强，杜绝了坍塌的发生。
2.4 为改良地层的力学性质进行的注浆
为达到改变自然沉积土某一物理力学性能的目的，有时必须采用注浆手段。如在北京地铁[1]西单车站的施工中为改变粉细砂岩地层的力学性质采取了注浆固结。西单地铁车站为三拱两柱双层结构，覆盖层厚仅 6 m，为国内第一个在繁华商业区施工的超浅埋暗挖车站。车站结构位于稳定性差的粉细砂岩地层中，为保护地面建筑物，不因地表沉降而产生破坏， 要求地表沉降不超过 30mm。为达到上述要求采用了雙侧壁法施工工艺，同时辅以大管棚与小导管超前注浆相结合的技术，使地层固结度达到0.5-0.7MPa。
2.5 为保护管线进行的注浆
地铁区间隧道开挖和车站基坑开挖都会不可避免地引起开挖区域一定范围的土体产生沉降和位移。由于地铁通过的区域内有大量的既有管线， 过大的地层变形会引起管线破坏， 需对地层注浆进行管线保护。同时，跟踪注浆的基础是沉降坡度差数据的准确性，因此水准点的设置至关重要。运用精确监测，多次跟踪注浆来补充土体流失，增强土体强度，局部抬升土体和管线，从而有效地控制土体的沉降坡度差，达到保护管线的目的。
3. 注浆材料必须具备的性能
由于地下工程的特点，要求注浆材料具有以下性能：（1）凝胶体或固结体的耐久性和抗渗性较好，受环境因素的影响小。（2）浆液的胶凝或固化时间可根据需要进行调节，具有较满意的强度。（3）浆液无毒，对环境无污染，而且灌注工艺比较简单。（4）注浆材料的来源广泛，价格相对低廉，贮存、运输方便。（5）要求浆液有一定的抗液化能力，即使在地震情况下也不发生液化。
4. 采用治理措施和相应的注浆施工工艺
4.1 双液注浆技术
在基坑开挖过程中，在墙缝大漏水点和坑底部位出现漏水时，采用双液在墙外侧灌浆和内侧封堵的方式给予治理。双液注浆实质上是静压注浆的一种，指利用液压，通过注浆管将两种浆液短时间混合均匀的注入地层中，其浆液以充填、渗透和挤密的方式，赶走土颗粒中的水份和填充空气所占据的位置，经人工控制一段时间后，浆液将原来松散的土颗粒或孔洞胶结成一整体，形成结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的结石体。先用钻机在墙外侧对应的漏水处，钻孔至漏水点处下方2-3m，将两种浆液A液（水泥浆）和B液（水玻璃）[2]泵送至钻杆底口，由于混合后的浆液具有速凝并可在瞬时内初凝的特点，因此能起到堵漏作用，同时注浆过程中浆液流失少而有效充填量大，及时补充了由流砂溜泥造成的土体损失。注浆时实施定向、定量、定压注浆，使土体的空隙或孔隙间充满浆液并固化，改变了土体的性状和强度。
双液注浆分为上口混合注浆和下口混合注浆两种方式。上口混合注浆是用两天注浆泵或一台双缸注浆泵，按一定比例分别压送两种浆液，经混合器混合后再通过注浆管注入土体中。下口混合注浆是两种浆液通过各自注浆管后在端部通过混合器混合后注入土体。
4.2 化学注浆技术
在基坑堵漏过程中，有些渗漏点和线是不采用双液注浆来完成的，尤其是对于较小的缝隙和孔洞，只要不是从坑底返水的，几乎都可以通过化学注浆的方式基于解决，在治理墙缝漏水时采用埋管注浆的方式均能收到良好的治理效果。化学试剂一般采用水溶性聚氨酯是有甲苯异氰酸酯（TDI）和水溶性聚醚进行聚合反应成的高分子化合物一种，外观呈淡棕色透明粘稠液体，密度0.98-1.10 g/cm3（25℃±0.5℃）[3]。当水溶性聚氨酯灌浆材料在压力作用下进入裂缝，与裂缝中存留的水或水汽—水溶性聚氨酯催化媒介结合，即刻产生化学反应并膨胀，在很短的时间内形成密实的弹性胶凝体，堵塞裂缝，达到防渗的目的。
宽度大于0.2mm的裂缝采用水溶性聚氨酯浆材进行灌浆处理；小于0.2mm裂缝采用环氧树脂胶封缝（对于干燥缝：采用改性环氧树脂基液封堵；对于潮湿缝：尽可能采用水溶性聚氨酯灌浆，止水干燥后采用改性环氧树脂基液封闭。灌浆困难的裂缝采用“堵漏灵”堵漏止水，干燥后用改性环氧树脂基液封闭）。水溶性聚氨酯灌浆材料进入裂缝的深度与裂缝宽度相关：裂缝越宽，浆液流速越大，进入裂缝就越深，灌浆效果越好。水溶性聚氨酯初始膨胀率能够达到100%，形成胶凝体以后，第一次膨胀消失，但具有很好的弹性，成为稳定的类似止水橡皮的弹性体。一般来讲，水溶性聚氨酯灌浆技术适用于处理稳定型裂缝的防渗工程，并在裂缝开展最宽的时机施工效果最好。
参考文献：
[1] 郭银波，黄忆龙.注浆技术在地铁土建工程中的应用[J].铁道建筑技术，2002（2）：20-22.
[2] 盛学鹏. 地铁区间隧道堵漏注浆施工技术[J]. 科学之友， 2011，6：90-91.
[3] 李伟，张宪方.注浆堵漏技术在天津某地铁围护工程中的应用[J]. 大众科技， 2008， 109（9）： 103-104.
作者简介：
张康康，男，（1986.09-），研究方向：地铁土建施工，工作单位：中铁七局集团第三工程有限公司
通讯地址：武汉市经济技术开发区（东风大道）万达广场1号门旁中铁七局
邮编：430056
联系方式：18109276209