空隙 填充 压力
本帖最后由 realhammer 于 2009-9-9 15:21 编辑广州地铁二、八号线延长线段袖阀管注浆岩溶处理实践
摘要：由于地铁工程对结构的安全性要求极高，在岩溶发育地区进行的地铁工程需要对深层的溶洞、土洞进行治理，本文结合广州地铁二、八号线延长线12标的施工经验，介绍了以袖阀管注浆为主的溶洞、土洞处理方法，可作为实际施工参考
关键词： 地铁 岩溶 袖阀管 注浆广州
广州市轨道交通二号线北延段位于广州市白云区，该地区属广花凹陷冲积盆地，基岩类型为灰岩，岩溶极为发育。由于地铁工程具有埋深大，竣工后运营阶段振动大的特点，作为永久结构，对于地基的承载力，稳定性均有很高的要求。根据这一要求，业主及设计提出对地铁车站及区间结构基底下伏地层中的土洞、溶洞进行处理，以保证施工过程的安全以及地铁结构的可靠性。
一、工程概况
1、工程背景
广州市轨道交通二、八号线延长线工程【施工12标】为二号线向北延伸段，包括3站2区间，呈南北走向。
【江夏站】为该标段最南端也是最早开工的车站，设计主体结构采用地下两层整体式矩形钢筋混凝土多跨框架结构，长约375.5m，北端设盾构始发井。车站采用明挖法施工。基坑开挖深13.9m～15.8m，挡土结构采用钻孔排桩加搅拌桩止水，支撑体系包括1道混凝土支撑及1道钢管支撑。
2、工程地质
业主先期移交车站北端施工用地700m2，开工后首先将该段作为样板段进行处理。场地内地层主要为冲、洪积粘土，层厚6.0～16.0m，其下分布有不连续的硬塑状残积土层。基岩为微风化灰岩，埋藏深度约25m。
根据前期勘察资料，样板段场地内先后钻探41孔，有13孔揭露土、溶洞，见洞率达32%,其中溶洞最大洞高高4.3m，土洞最大洞高8.4m。探明的溶洞和土洞根据洞内填充物情况，分为全充填、半充填和无充填3种，充填物多为流塑状粘土及洞顶坍塌物，其中无充填情况占多数，钻孔过程中漏浆严重。场地内溶、土洞洞体稳定性较差，易受扰动发生坍塌，有3孔在勘察钻孔完成施工后发生了地表塌陷，塌陷范围为直径2～3m，深度约2m。
三、岩溶处理设计
1、岩溶处理原则
考虑本线路工程地质复杂，地铁施工范围大的特点，岩溶处理采用模糊处理的原则，目的在于保证处理效果的前提下有效控制投资。根据这一原则，首先根据不同位置的溶、土洞对结构的危害性大小，将地铁结构基底以下土层进行处理范围分区：
(1)位于结构基底下10m范围以内的土层，受到地铁施工及运营荷载的影响较大，若发生坍塌则严重危害结构安全，定为高风险区；
(2)高风险区以下范围内的溶、土洞，考虑其上土层可以形成天然拱支撑上部结构，故对结构危害性较小，划分为低风险区。
地层纵向上按照高、低风险区的不同，又对不同位置的溶、土洞划分处理范围：
(1)高风险区内的溶、土洞，对于结构安全的危害性较大，均须进行处理。
(2)低风险区内的溶洞对于结构安全的危害性较小，不进行处理
(3)土洞的发育受地下水影响较大，发育速度远远高于溶洞，为杜绝低风险区内的土洞在地铁建成后的运营期间内进一步发展而危害结构安全，也须进行处理。
由于地铁工程线路长达数公里，为保证工程投资的高效利用，在平面上对岩溶处理的范围进行了规定：
(1)岩溶处理的范围限定在车站及区间隧道结构外3m范围内；
(2)处理的对象为前期勘察已探明的及在处理过程中发现的溶、土洞，对于未知溶、土洞，原则上不进行大规模补勘查找。
四、岩溶处理设计
1、方案选择
本工程岩溶、土洞设计采用袖阀管注浆填充。袖阀管注浆具有以下优点：
(1)袖阀管利用注浆头的上下2个阻塞器，可将注浆范围限定在任意深度范围，特别适用于多层叠置的串珠洞的处理；
(2)袖阀管具有可反复注浆的特点，特别适用于速凝浆液的多次、反复注浆；
(3)袖阀管可有效防止相邻管在注浆时发生的串浆现象，减少浆液浪费。
2、施工工艺
(1)袖阀管注浆工艺
袖阀管的施工工艺按照一般做法分为以上几个步骤，下面是具体内容：
① 钻孔
钻孔平面布置以前期勘察及超前钻阶段的钻孔为依据，对于已揭露溶洞、土洞的钻孔，全部采用平面2m×2m的方格状布孔，由已知孔为中心向外扩散，以探察出洞体的平面范围。探察范围为结构边线以外3m以内的区域；如钻孔未揭露溶、土洞则停止扩散布孔并回填钻孔。
② 下管
根据勘察及洞体边界探察取得的洞体数据，在溶、土洞顶板以上的部位用实管，在溶、土洞范围内使用花管，注浆管底部加下闷盖。对于无充填的溶洞，注浆管下至溶洞顶板下0.5m，对于半充填/全充填的溶洞，注浆管下至溶洞底，如图3－6所示。
管下至设计深度后，须对管壁与钻孔孔壁间的空隙进行填充。对于全填充洞体须用套壳料在全长范围进行填充，并在近地面3～4m范围采用水泥砂浆填充加强；对于无填充、半填充洞体，只需在近地面3～4m范围采用水泥砂浆封堵即可。
③ 注浆材料配制
注浆材料主要分为2种：一种是具有速凝效果的水玻璃－水泥双液浆，另一种是普通的水泥单液浆。其配比经现场试验确定为下表：
注浆材料设计配比表
序号
注浆参数
内 容
1
单液浆配比
水：水泥：泥粉＝5：4：1(质量比)
2
双液浆配比
纯水泥浆——水:水泥=1:1(质量比)
水玻璃稀释液——水：水玻璃＝4：3(质量比)
纯水泥浆：水玻璃稀释液＝47：9.8(档位控制)
说明： 1、水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥；
2、购入的成品水玻璃为40度，采用4：3稀释后的水玻璃稀释液为16度，与纯水泥浆按47：9.8的比例混合后，初凝时间为60s。
④ 注浆
a.注浆设备
单液浆采用一台BW-150泥浆泵进行泵送， 双液浆采用BW-150泥浆泵在后台配合现场一台小型水泵进行泵送。在注浆芯管顶端采用3通阀门控制双液浆的水泥浆和水玻璃的流量。
b.注浆压力
注浆的初始压力控制在0.4～0.5MPa左右，终止压力控制在1.0MPa(外围孔可在0.8MPa左右)。为达到较好效果，每根袖阀管须重复注浆2～3次左右，每次间隔在6～10小时。对于某一根袖阀管，第一次的注浆终止压力可比设计压力稍小，双液浆的终止压力可比单液浆稍小。
c.注浆顺序
注浆总体上采用外围孔注双液浆-中央孔单液浆的注浆方法，外围孔形成止浆帷幕以防止浆液大量流失。
(1)外围孔注双液浆为达到较好效果，采用小压力、小流量、反复多次的注浆工艺；
(2)中央孔采用间隔跳孔注浆的方式，避免地面冒浆及袖阀管受到破坏，如下图所示，不同的图例代表不同的注浆次序。
⑥ 施工监测
由于注浆浆液具有较大压力，如控制不好将造成地面隆起，须根据施工现场周边情况进行监测。由于岩溶洞体规模难于确定，暂定监测范围为基坑边线外18m(即岩溶处理施工边线外15m)范围，监测预警值为20mm。
五、施工经验与效果总结
（1）岩溶处理施工过程中，我们对施工方法不断完善，总结出下列几点经验需要在施工中注意：
① 钻孔：前期的勘察资料仅针对一个钻孔，在向外探察的过程中地质条件可能与原钻孔完全不同，给终孔带来了许多不确定因素。我们的经验是，当探察孔扩至离原钻孔较远，原钻孔的资料无法作为参考时，选取最临近的揭露溶、土洞的孔作为参照，终孔深度为临近孔所揭露的洞体底板深度。
② 下管：按照标准的袖阀管施工方法，在下管后须对管体与钻孔孔壁间的空隙用套壳料填充，套壳料即是一种低强度的填充料，一般采用水泥、粘土、水混合搅拌而成，起到防止浆液在压力作用下通过管壁空隙冒出地面的作用，同时其强度不能太高，要保证在注浆压力允许值内能够被劈裂，保证浆液流出。
由于本场地内的溶、土洞一般为无填充、半填充，浆液有较大的空间扩散，浆液在将洞体填充完毕前，是无法达到较大压力进而从管壁空隙冒出地面的。因此针对无填充的洞体，只需确保近地面位置的封管质量，以采用水泥砂浆封堵3～4m为宜，能有效防止地面冒浆。
③ 注浆材料配制：根据本样板段注浆的目的，考虑注浆填充的效果为，能够保证洞体内填充物至少具有原状的粘性土、残积土的强度即可，因此单液浆配比加入了泥粉，在保证强度的前提下节省了投资。
④ 注浆：注浆初始阶段采用小压力、低流量的目的是为了防止浆液在过大压力下发生严重跑浆，同时外围孔采用水玻璃注浆的目的也是为了防止跑浆。单个孔在进行第一次注浆时，由于地层的不饱和往往造成注浆量过大，因此第一次注浆可采用更低的终注压力或采用理论方量作为终注条件，待浆液稍凝结后再进行后续次数的注浆。
（2）该样板段完成施工后由业主指定的检测单位对场地内的溶洞、土洞范围进行了标贯与抽芯检测，钻孔过程未发现地层中存在空洞，标贯击数均达到了设计的10击，抽芯土样经无侧限抗压试验达到了强度设计值0.1MPa。经实践得出结论，袖阀管注浆工艺十分适合地铁工程中的深层溶、土洞处理。
六、结束语
广州地铁二号线北延段工程中的岩溶处理具有洞体埋藏深，规模大的特点，以模糊处理原则按照危害性高低划分地层范围，处理针对性强。采用袖阀管注浆方法对溶、土洞进行注浆填充，通过双液浆止浆帷幕、多次注浆等措施，在保证处理效果的前提下有效控制了浆液量，节省了投资。样板段的处理效果经检测成功达到了处理目的，为即将开工的车站和区间积累了宝贵经验。 原来你丫的就是包工头啊，对建筑特别精通啊，大财主啊，还不快去做小白鼠来造福大家 最讨厌中国八股文样式文字。 这个不算八股吧。。。。。。军报上的八股比这恶心多了 显然不是八股。难道科技论文还有其他结构么。 这贴发的。。。。 要传达什么意思给飞友们呢....我要回家坐下来好好想想。 对土木工程没有任何研究的飘过..... 这帖实际上要传达的信息，就是这帖的内容和这里没有任何关系，属于实验手段。 如果你对比一下中外论文就会发现，中国论文显得废话连篇，毫无深度，自己都搞得不明白就喜欢说教别人。
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