專利名稱：一種用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域，尤其涉及地下工程地基加固技術(shù)，特別是一種用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法。
背景技術(shù)：
地鐵運(yùn)營(yíng)隧道隨著使用時(shí)間會(huì)在部分地段發(fā)生程度不同的縱向變形，從而引起道床與管片脫開(kāi)、隧道滲漏水等情況。引起隧道縱向變形的因素較復(fù)雜，既有隧道施工期的，又有地鐵運(yùn)營(yíng)后的，有系統(tǒng)本身的，也有周邊環(huán)境變化引起的，主要表現(xiàn)在(I)建設(shè)期的考慮不周或盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中預(yù)留的潛在隱患；(2)列車長(zhǎng)期運(yùn)行振陷導(dǎo)致隧道差異沉降等缺陷；(3)地鐵安全保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)施的數(shù)以百計(jì)的新建、改建和擴(kuò)建工程及市政工程項(xiàng)目施工 對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的影響；(4)越來(lái)越多的建設(shè)地鐵隧道、地下管線等構(gòu)筑物穿越既有運(yùn)營(yíng)隧道，從而引起既有運(yùn)營(yíng)隧道的差異沉降等問(wèn)題。運(yùn)營(yíng)隧道的差異沉降，如不及時(shí)控制，任其發(fā)展，將影響地鐵的運(yùn)營(yíng)安全?，F(xiàn)有技術(shù)中，經(jīng)常采用劈裂注漿和壓密注漿技術(shù)控制地層沉降。劈裂注漿是將低粘滯度的細(xì)顆粒漿液通過(guò)袖閥管的注漿孔注入土層中，漿液劈裂土層，適量的漿液顆粒侵入裂隙，使地層損失得到補(bǔ)償，以劈裂注漿法補(bǔ)償隧道施工引起的地面沉降曾在Viennese地鐵工程、靠近美國(guó)和加拿大邊界的Saint Clair River TunnelProject,倫敦的 Jubilee Extension Project、倫敦的 Dockland Extension Project 和倫敦地鐵工程等工程中得到成功應(yīng)用，但在低固結(jié)度的軟弱粘性土層中無(wú)成功應(yīng)用案例，因?yàn)闈{液的高流動(dòng)性和低粘滯性使得漿液的分布和注漿量難以控制，難以達(dá)到預(yù)期效果。壓密注漿是在高壓力的作用下將干硬性的厚漿壓入土層中而不產(chǎn)生劈裂，在擠壓作用下壓密土層。此法曾成功應(yīng)用于Northwest Line of Baltimore Region RapidTransit System、The Washington Light Rail Transit Tunnel in Seattle和The Tunneland Reservoir Plane System in Evanston Illinois,壓密注衆(zhòng)的主要不利是難以在同一個(gè)注漿孔重復(fù)注漿以控制沉降的發(fā)展，此外漿液在高壓力擠壓下容易失水堵管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，所述的這種用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中劈裂注漿加固方法難以用于軟弱粘性土層、壓密注漿方法難以控制沉降發(fā)展和容易失水堵管的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的這種用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法包括一個(gè)向土層中注入漿液的過(guò)程，其中，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，先在隧道內(nèi)部選定合適位置開(kāi)孔并進(jìn)行水泥水玻璃雙液漿注漿，所述的水泥水玻璃雙液漿包括了水泥漿和水玻璃，所述的水泥漿和水玻璃的體積比為2. 5 : I 3.0 : 1，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程進(jìn)行之前，根據(jù)地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、隧道差異沉降現(xiàn)狀、沉降速率及發(fā)展趨勢(shì)確定注漿范圍、注漿孔位和注漿深度，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，分次進(jìn)行注漿，每個(gè)單次注漿的長(zhǎng)度為8. 8cm 35. 2cm,同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道沉降情況。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，混合漿液的流量為20L/min，其中，水泥漿由水泥漿泵從水泥漿容器中抽取，水泥漿泵的流量為14 16L/min，水玻璃由水玻璃泵從水玻璃容器中抽取，水玻璃泵的流量為4 6L/min。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中、每個(gè)單次注漿的步驟內(nèi)，每8. 8cm長(zhǎng)度的土層中注入40L漿液。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中、每個(gè)單次注漿的步驟內(nèi)均勻拔管。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，按照由下而上或者由上而下的順序進(jìn)行單孔豎向注漿，上下相鄰的注漿深度依次搭接。 進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，根據(jù)隧道沉降線型確定縱向注漿順序，當(dāng)次注漿跳環(huán)進(jìn)行，間隔大于等于2環(huán)，同孔注漿至少間隔48小時(shí)。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，任意一個(gè)單次注漿過(guò)程均按拌漿、安裝防噴裝置、壓管、注漿、拔管和關(guān)閉球閥的操作順序來(lái)完成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明是通過(guò)在隧道內(nèi)部合適的位置開(kāi)孔進(jìn)行水泥水玻璃雙液漿注漿，來(lái)達(dá)到加固土體并控制隧道變形的目的。本發(fā)明采用均勻、少量、多點(diǎn)、多次的注漿方法，并提出了具體的單次注漿長(zhǎng)度、單次注漿量和注漿流量，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道沉降，將隧道沉隆變形預(yù)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)注漿控制融為一體，達(dá)到控制隧道變形的目的，解決了軟土地鐵隧道下臥土層加固問(wèn)題，并且可以在不影響隧道正常運(yùn)營(yíng)情況下進(jìn)行。本發(fā)明對(duì)于新線建設(shè)移交過(guò)程中的旁通道、泵站、端頭井和穿越段注漿控制和列車長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)振陷及周邊施工影響導(dǎo)致的隧道變形控制都有著廣泛的應(yīng)用，在其他相同的地下地面構(gòu)筑物、建筑物加固中也可以提供參考。


圖I是本發(fā)明的用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法的實(shí)施流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法包括一個(gè)向土層中注入漿液的過(guò)程，其中，所述的漿液包括了水泥漿和水玻璃，所述的水泥漿和水玻璃的體積比為2. 5 I 3. O 1，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程進(jìn)行之前，確定注漿范圍、注漿孔位和注漿深度，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，分次進(jìn)行注漿，每個(gè)單次注漿的長(zhǎng)度為8. 8cm 35. 2cm,同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道沉降情況。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，漿液的流量為20L/min，其中，水泥漿由水泥漿泵從水泥漿容器中抽取，水泥漿泵的流量為14 16L/min，水玻璃由水玻璃泵從水玻璃容器中抽取，水玻璃泵的流量為4 6L/min。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中、每個(gè)單次注漿的步驟內(nèi)，每8. 8cm長(zhǎng)度的土層中注入40L漿液。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中、每個(gè)單次注漿的步驟內(nèi)均勻拔管。
進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，按照由下而上或者由上而下的順序進(jìn)行單孔豎向注漿，上下相鄰的注漿深度依次搭接。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，根據(jù)隧道沉降線型確定縱向注漿順序，當(dāng)次注漿跳環(huán)進(jìn)行，間隔大于等于2環(huán)，同孔注漿至少間隔48小時(shí)。進(jìn)一步的，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，任意一個(gè)單次注漿過(guò)程均按拌漿、安裝防噴裝置、壓管、注漿、拔管和關(guān)閉球閥的操作順序來(lái)完成。實(shí)施例I : 軌道交通11號(hào)線南段在軌道交通I號(hào)線某區(qū)段內(nèi)下穿軌道交通I號(hào)線，兩者最小凈距為7. 48m,穿越完成后的5個(gè)月內(nèi)，由于11號(hào)線土體擾動(dòng)引起的土體損失導(dǎo)致I號(hào)線產(chǎn)生不均勻沉降，沉降段縱向長(zhǎng)度約100m，上行線最大沉降量達(dá)12mm，下行線最大沉降量達(dá)10mm，而且還具有繼續(xù)下沉的趨勢(shì)。為避免I號(hào)線進(jìn)一步的沉降造成更大的差異沉降而影響地鐵結(jié)構(gòu)的安全，采用本發(fā)明的方法對(duì)I號(hào)線下受擾動(dòng)土層進(jìn)行加固，并通過(guò)注漿使沉降段上抬，達(dá)到對(duì)差異沉降段進(jìn)行土體加固和線形調(diào)整的雙重目的。在本實(shí)施例的加固過(guò)程中，先對(duì)沉降量大于6mm的區(qū)段進(jìn)行注漿加固，上行為43環(huán)，下行為37環(huán)。為保證管片受力均勻，每環(huán)管片設(shè)2個(gè)注漿孔，分別對(duì)稱位于道床兩側(cè)的水溝內(nèi)，同時(shí)為避免開(kāi)設(shè)注漿孔時(shí)破壞管片的受力主筋，注漿點(diǎn)設(shè)置的平面位置，在環(huán)向上距拱底塊縱縫的距離為547mm，在縱向上為每環(huán)管片的中間偏封頂塊大頭20mm的位置?？偟淖{深度初步確定為從I號(hào)線拱底塊外底面開(kāi)始垂直向下4m 5m的范圍。注漿順序，在環(huán)向上為單環(huán)對(duì)稱注漿，在縱向上采取跳二注一的方式進(jìn)行注漿。注漿時(shí)采取人工實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和電子水平尺數(shù)據(jù)采集來(lái)分析注漿的抬升效果和回落情況。注漿參數(shù)通過(guò)注漿量和單次抬升量雙控確定，豎向注漿順序采用由上往下進(jìn)行，每次注漿高度為17. 6cm，注漿量為80L，注漿時(shí)間為4分鐘，水泥漿水玻璃體積比為2. 5 I 3. O 1，雙液漿流量為20L/min，其中水泥漿泵流量14 16L/min，水玻璃泵流量4 6L/min。如果注漿過(guò)程中抬升量超過(guò)1_，則馬上停止注漿。通過(guò)將近4個(gè)月的注漿，I號(hào)線隧道上下行線沉降控制在_4_附近，抬升最大達(dá)8mm,注衆(zhòng)加固效果明顯。實(shí)施例2 軌道交通二號(hào)線中某隧道發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生較大差異沉降，其中離洞口 100環(huán)左右位置處上下行隧道和某泵站位置處下行隧道局部沉降較大，平均沉降速率約為O. 3 O. 4mm/d，并發(fā)展為43. 2_和50. 7_，導(dǎo)致洞口附近和泵站附近隧道局部斜率較大，為O. 16%左右，對(duì)列車運(yùn)營(yíng)和隧道結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成威脅，隧道多處出現(xiàn)滲漏水情況，并且其泵站最大沉降位置處出現(xiàn)嚴(yán)重道床與管片脫開(kāi)現(xiàn)象。結(jié)合隧道上下行隧道沉降曲線和隧道所處位置土層情況可知，洞口向東至離泵站約20環(huán)位置處隧道上下行沉降情況基本相同，主要是由于雙圓盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程下臥某層淤泥質(zhì)粘土擾動(dòng)過(guò)大造成其后期長(zhǎng)期沉降。而泵站附近下行沉降明顯大上行，因?yàn)樵撎幩淼莱两凳怯捎谙滦芯€外側(cè)泵站施工融沉注漿不及時(shí)，造成泵站的后期沉降，從而引起下行線隧道沉降，并同時(shí)造成上行線隧道沉降，其二者之間差異沉降約為20mm。為保證隧道結(jié)構(gòu)安全，在充分考慮隧道沉降產(chǎn)生原因的情況下，采用本發(fā)明對(duì)隧道底部下臥土層進(jìn)行注漿加固，達(dá)到減小并控制隧道沉降變形的目的。在對(duì)洞口和泵站處隧道斜率最大位置處進(jìn)行緊急注漿加固措施后，結(jié)合已有的沉降實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)隧道沉降符合規(guī)律位置處進(jìn)行沉降發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，以調(diào)整隧道線型為原則確定需要進(jìn)行注漿加固的位置以及其加固時(shí)間，從而制定合理的全面整治方案。在本實(shí)施例中，注漿整治份四個(gè)階段，第一階段注漿位置為上下行線離洞口第7環(huán)至第46環(huán)及下行線泵站左右各20環(huán)，同時(shí)對(duì)泵站底部下臥土體進(jìn)行注漿，主要目的是控制隧道局部線型斜率過(guò)大，其余位置處先不注漿，通過(guò)隧道自身沉降調(diào)整隧道線型。第二階段注漿位置為上下行線離洞口第47環(huán)至第66環(huán)，共20環(huán)，在第二階段注漿期間，需兼顧第一階段注漿位置的補(bǔ)漿工作，補(bǔ)漿量和補(bǔ)漿頻率以沉降測(cè)量數(shù)據(jù)位依據(jù)。第三階段注漿位置為上下行線離洞口第67環(huán)至第96環(huán)，共30環(huán)，同時(shí)兼顧第一階段和第二階段補(bǔ)漿工作，通過(guò)第三階段注漿進(jìn)一步調(diào)整隧道線型。第四階段注漿位置為上下行線離洞口第96環(huán)至第126環(huán)，共30環(huán)。結(jié)合前三階段注漿施工，最終將隧道線型調(diào)整達(dá)到最佳的狀態(tài)。水泥漿和水玻璃比為3 1，水泥漿中水灰比為O. 7，雙液漿流量為20L/min，其中水泥漿泵流量14 16L/min，水玻璃泵流量4 6L/min，單次注漿高度為17. 6cm,單次注漿量為80L，并根據(jù)注漿情況、注漿效果和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。拔管速度根據(jù)雙液漿流量、單次注漿量、單次注漿高度，按下式確定V = l/(V/q)I式中V-拔管速度(cm/min)；I-單次注漿長(zhǎng)度(cm)；V-單次注漿量(L)；q-雙液漿流量(L/min)。通過(guò)本發(fā)明，在適當(dāng)?shù)奈恢煤瓦m當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行適量多次的注漿加固，隧道變形得到控制，最大抬升大14mm，隧道沉降線型得到大大的改善。實(shí)施例3 軌道交通11號(hào)線盾構(gòu)推進(jìn)施工在軌道交通2號(hào)線某區(qū)段內(nèi)下穿軌道交通2號(hào)線，兩者最小凈距為I. 65m,穿越完成后由于11號(hào)線土體擾動(dòng)引起的土體損失導(dǎo)致2號(hào)線產(chǎn)生不均勻沉降，上行線最大沉降量達(dá)16mm，下行線最大沉降量達(dá)22mm，而且還具有繼續(xù)下沉的趨勢(shì)。為避免2號(hào)線進(jìn)一步的沉降造成更大的差異沉降而影響地鐵結(jié)構(gòu)的安全，采用本發(fā)明對(duì)2號(hào)線下受擾動(dòng)土層進(jìn)行雙液微擾動(dòng)注漿加固，并通過(guò)注漿使沉降段上抬，達(dá)到對(duì)差異沉降段進(jìn)行土體加固和線形調(diào)整的雙重目的。本實(shí)施例中，先對(duì)沉降量大于6mm的區(qū)段進(jìn)行注漿加固，上行為35環(huán)，下行為37環(huán)。為保證管片受力均勻，每環(huán)管片設(shè)2個(gè)注漿孔，分別對(duì)稱位于道床兩側(cè)的水溝內(nèi)，同時(shí)為避免開(kāi)設(shè)注漿孔時(shí)破壞管片的受力主筋，注漿點(diǎn)設(shè)置的平面位置，在環(huán)向上距拱底塊縱縫的距離為547mm，在縱向上為每環(huán)管片的中間偏封頂塊大頭20mm的位置。 注漿順序，在環(huán)向上為單環(huán)對(duì)稱注漿，在縱向上采取跳二注一的方式進(jìn)行注漿。注漿時(shí)采取人工實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和電子水平尺數(shù)據(jù)采集來(lái)分析注漿的抬升效果和回落情況。注漿參數(shù)通過(guò)注漿量和單次抬升量雙控確定，豎向注漿順序采用由上往下進(jìn)行，每次注漿高度為17. 6cm，注漿量為80升，注漿時(shí)間為4分鐘，水泥漿水玻璃體積比為2. 5 : I 3.0 : 1，雙液漿流量為20L/min，其中水泥漿泵流量14 16L/min，水玻璃泵流量4 6L/min。如果注漿過(guò)程中抬升量超過(guò)1_，則馬上停止注漿。通過(guò)將近2個(gè)月的注漿，2號(hào)線上行線沉降控制在_6mm附近，抬升最大達(dá)10mm，下行線沉降控制在-14mm附近，抬升達(dá)8mm，注漿加固效果明顯，本工程還在進(jìn)行中，目標(biāo)在加 固2號(hào)線下臥土體并將上下行線沉降都控制在-6mm左右。
權(quán)利要求
1.一種用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，包括一個(gè)向土層中注入漿液的過(guò)程，其特征在于在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，先在隧道內(nèi)部選定合適位置開(kāi)孔并進(jìn)行水泥水玻璃雙液漿注漿，所述的水泥水玻璃雙液漿包括了水泥漿和水玻璃，所述的水泥漿和水玻璃的體積比為2. 5 : I 3.0 : 1，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程進(jìn)行之前，根據(jù)地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、隧道差異沉降現(xiàn)狀、沉降速率及發(fā)展趨勢(shì)確定注漿范圍、注漿孔位和注漿深度，在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，分次進(jìn)行注漿，每個(gè)單次注漿的長(zhǎng)度為8. 8cm 35. 2cm,同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道沉降情況。
2.如權(quán)利要求I所述的用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，其特征在于在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，混合后漿液的流量為20L/min，其中，水泥漿由水泥漿泵從水泥漿容器中抽取，水泥漿泵的流量為14 16L/min，水玻璃由水玻璃泵從水玻璃容器中抽取，水玻璃泵的流量為4 6L/min。
3.如權(quán)利要求I所述的用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，其特征在于在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中、每個(gè)單次注漿的步驟內(nèi)，每8.8cm長(zhǎng)度的土層中注入40L漿液。
4.如權(quán)利要求I所述的用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，其特征在于在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中、每個(gè)單次注漿的步驟內(nèi)均勻拔管。
5.如權(quán)利要求I所述的用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，其特征在于在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，按照由下而上或者由上而下的順序進(jìn)行單孔豎向注漿，上下相鄰的注漿深度依次搭接。
6.如權(quán)利要求I所述的用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，其特征在于在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，根據(jù)隧道沉降線型確定縱向注漿順序，當(dāng)次注漿跳環(huán)進(jìn)行，間隔大于等于2環(huán)，同孔注漿至少間隔48小時(shí)。
7.如權(quán)利要求I所述的用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，其特征在于在所述的向土層中注入漿液的過(guò)程中，任意一個(gè)單次注漿過(guò)程均按拌漿、安裝防噴裝置、壓管、注漿、拔管和關(guān)閉球閥的操作順序來(lái)完成。
全文摘要
一種用于軟土地鐵隧道的雙液微擾動(dòng)注漿加固方法，包括向土層中注入漿液的過(guò)程，漿液由水泥漿和水玻璃組成，水泥漿和水玻璃的體積比為2.5∶1～3.0∶1，采用均勻、少量、多點(diǎn)、多次的注漿方法，每個(gè)單次注漿的長(zhǎng)度為8.8cm～35.2cm，同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道沉降情況。任意一個(gè)單次注漿過(guò)程均按拌漿、安裝防噴裝置、壓管、注漿、拔管和關(guān)閉球閥的操作順序來(lái)完成。本發(fā)明將隧道沉隆變形預(yù)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)注漿控制融為一體，達(dá)到控制隧道變形的目的，解決了軟土地鐵隧道下臥土層加固問(wèn)題，并且不影響隧道正常運(yùn)營(yíng)。本發(fā)明對(duì)于新線建設(shè)移交過(guò)程中的旁通道、泵站、端頭井和穿越段隧道變形注漿控制有著廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)E21D11/10GK102635368SQ201110118680
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者張帆, 李家平, 汪小兵, 王如路, 董秦海, 邵華 申請(qǐng)人:上海申通地鐵集團(tuán)有限公司