广州地铁出入口全断面富水砂层浅埋暗挖隧道施工浅谈

【摘 要】针对广州市轨道交通三号线永泰站下穿同泰路暗挖隧通道所处全断面富水砂层复杂地质条件，采用了超前分段后退式双液注浆、扩散注浆、下导洞引水、上导洞留核心土等施工技术，解决了暗挖通道埋藏浅、地下水丰富、全断面砂层、流水流砂、冲积-洪积粉细砂层遇水软化等难题，取得了成功。

【关键词】富水砂层暗挖隧道双液注浆围壁注浆扩散注浆导洞控水留核心土

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1、项目概况

1.1概述

广州市轨道交通三号线北延段永泰站土建工程，1号出入口下穿同泰路暗挖通道位于白云区同泰路，同泰路交通繁忙，紧邻有松园宾馆重要政府接待点，不允许路面出现较大变形，更不允许交通中断，对暗挖施工要求非常严格。

1.2结构概况

1号出入口暗挖隧道全长125 m，最大宽度7.8 m，最大高度6.6 m，拱顶最大埋深约5 m。暗挖隧道原方案开挖采用中隔壁法，将暗挖断面分成4个小断面。预加固技术原设计采用长管棚、超前小导管和掌子面小导管注浆工艺。

1.3工程地质及水文情况

暗挖隧道地处广花冲积平原，各地层岩性由上到下为人工填土层、冲积—洪积粉细砂层、冲积—洪积中粗砂层、冲洪积粘性土层、坡积土层、残积土层，以带有一点粘性的粉细砂层和中粗砂层为主。

地下水较为丰富。地下水位在地面以下1 m。砂层透水性好。暗挖隧道西面靠近广从断裂带，东面靠近白云山基岩裂隙水，北面靠近河涌。

1.4地质条件施工评价

本项目暗挖隧道地质条件复杂，地下水丰富，施工难度较大，主要表现在以下方面：

①广从断裂带岩层挤压、断裂、破碎，岩面高低起伏，溶洞、溶蚀裂隙发育，地下承压水涌水量大。白云山地下承压水丰富，通过强风化岩石裂隙涌上来，暗挖隧道开挖后，涌水量会进一步加大。河涌径流量大，水源补及充足。

②中粗砂层中夹有一层冲积—洪积粉细砂层，以石英质粉细砂为主，粘粒含量高，在流水很小条件下能够自稳，但在动水条件下崩解、软化。又因为粉细砂颗粒细小，颗粒之间空隙更小，颗粒之间填充粘粒，一般静压注浆方法难以注入粉细砂之间空隙、难以有效固结粉细砂层。

2、施工技术难题

1号出入口过街暗挖隧道全长125 m，最大宽度7.8 m，最大高度6.6 m，拱顶最大埋深约5 m，属于浅埋暗挖法。原设计暗挖方案为：

①暗挖隧道开挖采用中隔壁法，将暗挖断面分成4个小断面；

②预加固技术采用长管棚、超前小导管和掌子面小导管注浆工艺。

暗挖隧道右上导洞试验段注浆、开挖进去5m以后，遇到以下难题：

①地下水丰富，土质以砂层为主；

②超前小导管和全断面小导管注浆，在富水砂层地质条件下注浆效果不理想，不能有效固结砂层；

③拱脚部位流水、流砂比较严重，甚至塌方；

④中粗砂层中夹有一层冲积—洪积粉细砂层，以石英质粉细砂为主，粘粒含量高，在流水很小条件下能够自稳，但在动水条件下崩解、软化。

3、技术优化方案

3.1超前分段后退式双液注浆技术

3.1.1设计思路

超前分段后退式双液注浆技术属于静压注浆，主要靠浆液的渗透、压密和劈裂填充土体的空隙。注浆钻机有回转器，可360°任意旋转，满足任意角度注浆要求。钻机注水钻孔至预定深度后从中空的钻杆内进行后退式注浆,注浆材料采用水泥—水玻璃双液浆。钻杆就是注浆管，其为复合管，内管注水泥浆，外管注水玻璃，两种浆液最终在钻头部位汇合喷射出去。

3.1.2工艺流程

双液注浆施工工艺流程见图1。

3.1.3主要技术特征

①确保暗挖隧道注浆质量的前提条件，必须在封闭体内注浆，因此，掌子面要封闭形成止浆墙。止浆墙厚度至少200 mm，采用挂钢筋网喷C20混凝土，必要时可以加设型钢。

②钻杆就是注浆管，先注水钻孔，钻杆钻到规定孔深后开始注浆。钻杆是分节丝扣连接，每节钻杆2 m，便于在狭窄空间拼接和拆分。钻杆总长度可达150 m，可以对150 m范围内的暗挖隧道注浆。为针对不同地质条件采取更为灵活、更有针对性注浆，可以采用分段注浆，分段钻孔长度（注浆长度）宜为8 m～16m，远大于普通3.5 m注浆长度，有利于提高注浆工效。

③钻头就是喷浆头，注浆浆液在喷浆头集中向前喷射，浆液填充土层、砂层的裂隙和孔洞，土层中哪里薄弱,浆液就流向哪里，注浆达到规定压力或规定数量后，稳压10 min，注浆压力下降不超过10%，表明封闭体内注浆饱和。注浆管向后退0.4 m，洗管后为下一次注浆作准备，防止浆液在注浆管接头位置渗流而堵管。

④洗注浆管后再进行注浆，再后退0.4 m，如此循环，直到钻杆（注浆管）后退至完全退出钻孔。后段的注浆能填充前段注浆的薄弱环节，因此每一段注浆浆液扩散是均匀的、密实的。开挖后，注浆浆脉明显，砂层能有效固结，确保开挖安全。因此，超前分段后退式双液注浆效率比小导管高。

3.2围壁注浆和扩散注浆技术

3.2.1设计思路

初支采用围壁注浆，使初支形成浆脉（固结体），在开挖过程中护壁,使之不发生流砂和塌方。

掌子面采用扩散注浆，使掌子面中粗砂层固结，但又不会形成坚硬的固结体，便于掌子面开挖，加快施工进度，而开挖过程中成块的固结体不会突然崩塌伤人。

3.2.2实施程序

实施程序详见图1超前分段后退式双液注浆施工工艺流程。

3.2.3主要技术特征

（1）围壁注浆技术参数如下：

双液浆配比（体积比）=水泥浆∶水玻璃溶液=1∶1

水泥浆配比（重量比）=水∶水泥=1∶1=700 kg水∶700 kg水泥

水玻璃溶液配比（体积比）=水∶水玻璃=2∶1

注浆压力按0.2 MPa～0.5 MPa控制，当注浆压力达超过0.5 MPa以后，稳压10 min，注浆压力下降不超过10%，表明封闭体内注浆饱和，注浆管后退0.4 m，洗管后再进行注浆。

注浆孔沿着初支护壁弧形布置，孔位间距0.8 m。由于钻机是放在暗挖隧道内，因此，钻孔时要有一定外插角度，目的是将初支砂层固结形成护壁。外插角度还与每次注浆长度有关，为适应地质变化而采取有针对性注浆，一般注浆管长度适宜6 m～10 m，因此注浆管外插角度适宜5°～10°。

针对上导洞拱脚部位和下导洞拱墙部位流水流砂现象严重，采取重点注浆措施，注浆孔孔位加密。

（2）扩散注浆技术参数如下：

双液浆配比（体积比）=水泥浆∶水玻璃溶液=1∶1

水泥浆配比（重量比）=水∶水泥=1∶0.7=700 kg水∶500 kg水泥

水玻璃溶液配比（体积比）=水∶水玻璃=3∶1

对比围壁注浆参数可以发现，扩散注浆水泥用量和水玻璃用量有所减少，使得砂层固结但又不会形成坚硬的固结体。

注浆压力按0.2 MPa～0.5 MPa控制，当注浆压力达超过0.5 MPa以后，稳压10 min，注浆压力下降不超过10%，表明封闭体内注浆饱和，注浆管后退0.4 m，洗管后再进行注浆。

注浆孔沿着掌子面梅花形布置，排距0.8 m，每排孔位间距0.8 m。钻孔不需考虑外插角度。每次注浆长度与围壁注浆一样。