摘要：文章对全断面钻杆后退式注浆工艺进行了介绍，通过钻杆后退式注浆工艺在深圳轨道交通8号线首期工程海盐区间浅埋暗挖软弱地层隧道中的应用，阐述了钻杆后退式全断面注浆施工工艺及控制要点，对类似工程地质地铁暗挖隧道施工具有参考价值。
关键词：隧道施工；钻杆后退式；全断面注浆
引言
随着国家经济的高速迅猛发展，城市面积不断扩大，为改善人民的出行，实现品质交通，各个城市不断加快地铁建设，对地铁建设的要求越来越苛严，钻爆法施工仍在地铁暗挖隧道广泛应用。浅埋暗挖隧道，不可避免出现一些不良地质，采用全断面注浆等科学的工艺和监控量测手段确保浅埋暗挖隧道施工及运营期间的安全。
1工程概况
1.1工程概况
深圳城市轨道交通8号线首期工程海盐区间隧道位于深圳盐田区，海盐区间隧道线路沿深盐路设置，总长939.620m，隧道穿越三座人行天桥，交通流量大。隧道围岩综合为Ⅲ～Ⅵ级，采用钻爆法施工。隧道左右线中心线之间13m～15m。平面曲线400m半径，纵曲线为“V”字型。覆土厚度为9.5～16.3m，最大纵坡为15.8‰。
海盐区间原始地貌为山间盆地，地势较平坦。上覆第四系全新人工填土、冲洪积层、残积层，下伏侏罗系凝灰岩。地表水较为发育，为山区沟涧及谷底地表水；地下水为赋存于第四系地层中的上层滞水和松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水，上层滞水赋存于第四系人工填土层，孔隙水主要赋存于冲洪积砂卵石层，基岩裂隙水主要赋存于强等风化带，微承压性。地下水极其丰富，水位埋深1.85～3.70m，水位高程0.24～2.34m，砂卵石层为主要含水层。
1.2施工方案
海盐区间小里程端230米及大里程端100米范围隧道穿越硬塑状粉质粘土、全风化、强风化凝灰岩等含水量高、软弱地层，开挖前采用全断面注浆预加固措施，采用环形台阶法施工。
海盐区间地质复杂，管线繁多，建筑物距离小，上部为主干道深盐路，洞身处于上软下硬多样岩体中，围岩为V、VI 级，开挖过程中易出现掉块、涌水、涌泥甚至成坍塌，地下管线、建筑物变形破坏，施工难度大，安全风险高。全断面注浆成为制约施工安全及进度的核心问题。经过反复试验、改进、比较最终采用注浆效果好、施工速度快的钻杆后退式全断面注浆。
2施工方法
2.1工艺原理
在隧道全断面轮廓线辐射状布置钻孔、注浆，钻到设计深度后，不退出钻杆，直接通过钻杆将水泥-水玻璃浆液注入孔底，边注边退，避免了浆液难以达到孔底的弊端。通过钻杆将水泥-水玻璃浆液注入地层，经充填、渗透、挤密等方式，浆液扩散到围岩孔隙中并快速凝固，与围岩结成一定强度的结石体，形成固结止水屏障，切断地下水，达到固结止水的目的，保持围岩稳定，保证施工安全。
2.2工艺流程
掌子面与轮廓线3m范围为注浆最小范围，l2m为一循环，开挖9m，预留3m作为下一循环的止浆岩盘，钻孔外插角为12～15°，孔深5.8～15.6m。
（1）施工准备：采用ZLJ-700D型后退式钻孔机和BGSI70-90双液注浆机；水泥浆液-水玻璃双液浆的配合比：水泥浆液：水玻璃= 1：0.6～1（体积比）。水泥浆水灰比0.8：1～1：1，水玻璃模数2.6～2.8，浓度30～40Be。在钻孔前采用钢管、木板搭设操作平台，平台采用6cm的木板铺设牢靠，临空面设高度不小于1.5m栏杆，安设上下平台的爬梯。
（2）地质预报：采用地质雷达与钻孔探测相的方式进行超前预报，掌握掌子面前方的地质情况。
（3）封堵止浆墙，掌子面上设长3m直径20mm的锚杆+网格20*20cm直径10mm的钢筋网+厚度不小于25cm的C25喷射混凝土止浆墙。
（4）测量放样严格按照设计图纸所给出的横向、竖向距离沿隧道轮廓线环向布置，精确放出每一环的孔的位置。
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（5）钻孔：按照测量放样的孔位错开钻孔注浆，交叉进行，先下后上、从中间向四周扩散，对称进行。钻孔过程中确保外插角在12-15°之间以确保加固范围足以隔绝渗水。
（6）压浆：
①压水实验：采用4Mpa的压力，对系统进行压水试验，试运转时间为10分钟。
②浆液调配：水泥浆的配制，水泥浆按1：1配制，凝结时间采用速凝剂来调整，调节范围从十几秒到几十分钟。水玻璃浆的配制在搅拌桶内加一定量的清水，再放入浓水玻璃，搅拌均匀。水泥浆与水玻璃在注浆机混合后进入钻杆。采用称重法控制水泥、外加剂、水玻璃的计量从而保证浆液质量。水、水泥、水玻璃误差小于2%，外加剂误差小于1%。搅拌均匀，测定浆液密度和黏滞度等，并记录。水泥浆搅拌180s，通过滤网进入二级搅拌桶。
③浆液压注顺序：先下后上，从里向外，将地下水围堵在浆体外，做好钻孔压浆记录。
④注浆速度：当钻孔涌水量大于0.8L/s，注入速度80～150 L/min；当涌水量小于0.8L/s，注入速度30～80 L/min。
⑤注浆压力：注浆终压值按注浆处静水压力加0.5-1.5MPa控制，同时根据监控量测数据调整，确保地下管线安全。
⑥注浆结束标准：单孔注入量达到设计的80%，进浆速度小于初始进浆速度的1/4可结束注浆。
⑦ZLJ-700D型钻注一体机钻孔完成后，直接利用钻杆注浆，先注入磷酸—水玻璃（1：20）混合液对孔与钻杆间空隙填充，之后注入水泥水玻璃双液浆，在孔底混合，压力达到2MPa，注浆量超过设计量80%后，后退钻杆0.5米，再注，直至全孔注浆完成。
（7）注浆效果检查：注浆段全部注完，在注浆薄弱处钻孔取芯对注浆效果进行检查，检查浆液的扩散范围、浆液凝结情况、芯样完整情况，并进行压水试验，若孔的吸水量大于1.0L/（min*m）时进行补充注浆。
（8）监控量测：在注浆段纵横向设地面沉降观测点，在钻孔前观测每个点原始值，在注浆过程中持续观测，观测值异常或超出警报值立即停止注浆。通过监控量测指导隧道内注浆速度、压力和注浆量的控制，达到保护地下管线的安全、满足注浆效果。
（9）隧道采用环形台阶法开挖，上台阶长5~8米，下台阶无法采取水平超前加固，对下台阶调整为斜向下注浆。
3优点缺点
3.1优点
（1）注浆过程控制较容易，角度、压力、注浆量均可按设计完成；（2）注浆效果好，注浆均匀，开挖过程中无软弱夹层，注浆后能开挖9~10m。
3.2缺点：（1）需要搭设操作平台，每个孔后需挪移设备，操作较繁琐；（2）受设备限制，硬岩钻孔效率低。
3.3改进措施
（1）对设备的改造，结合HC420M履带式钻机与ZLJ-700型钻机的特点，对履带机钻机进行改造，使用履带钻机既能钻孔注浆又无需搭设平台，设备移动快捷、方便调整钻孔角度，注浆的效果明显。
（2）改善施工方法，避免注浆过程中产生孔间串浆及注浆压力过小。适当调整注浆参数，开始时以较小的压力和较小的注浆速度，间隔跳孔、间歇注浆可减少孔间串浆。注浆压力偏小主要是浆液封闭钻杆不严、浆液凝结时间长、浆液粘稠度低，先单注水玻璃封住钻杆防止周围漏气，添加水泥、速凝剂、水玻璃等调节浆液凝结时间，增加浆液黏稠度等措施达到压浆的效果。
4 结语
通过全断面钻杆后退式注浆，改善围岩结构，起到了有效止水功能，增强了围岩的自承能力，缓和了围岩变形的时间，保证富水软弱围岩地段隧道施工安全。通过改进优化注浆工艺参数，海盐区间隧道全断面钻杆后退式注浆取得了较好的安全效果，有效控制了市政道路、管线及建筑的变形，大大减小了地层沉降、初支收敛变形，同时也加快了隧道开挖的进度，保证施工质量安全，为类似工程地质条件隧道施工提供了参考。
作者简介：
常炜 男 现年37岁，大学本科，毕业于陕西长安大学，现供职于中交二公局三公司（陕西 西安），工程师职称
论文作者:常炜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：注浆论文; 钻杆论文; 浆液论文; 水玻璃论文; 隧道论文; 钻孔论文; 围岩论文; 《基层建设》2018年第9期论文;