第四章　辅助工法的应用与效果评价

第一节　注浆堵水技术

一、地面注浆堵水加固

本标段矿山法暗挖隧道最初设计在开挖前先施作旋喷桩止水帷幕，并在止水帷幕内实施管井降水。止水帷幕采用2排咬合旋喷桩，桩径为600mm，桩间距为450mm，旋喷桩深度为隧道底下1m，如遇基岩，到达基岩面即可。旋喷桩止水帷幕大样如图2-9所示。

1.施工工艺

止水帷幕桩采用单管旋喷法，施工前，放样所有旋喷桩桩位，探明该范围的地下管线，然后利用地质钻机隔3根桩引孔，最后插入旋喷管喷射成桩。单管旋喷桩施工工序流程如图2-10所示。

2.施工方法及技术措施

①测量定位

依据控制桩和设计图，准确放出旋喷桩孔位。

②钻机就位，钻孔

地质钻机就位，钻机安放应保持水平，钻杆应垂直，钻引孔。

③插管，试喷

引孔钻好后，插入旋喷管，进行试喷，确定施工技术参数。注浆材料：普硅32.5R水泥，水泥浆（单液）水灰比：1.0，水泥用量250kg/m。参考参数见表2-1。

此外，地表注浆加固方法还有袖阀管注浆加固、多重管旋喷桩注浆加固、搅拌桩注浆加固等。

在地下水丰富地层进行注浆加固时，尤其是深圳片区地层，地下水受海水潮汐影响明显时，单纯的地面单一注浆往往难以达到加固土体的效果。在实际施工时可先根据隧道开挖施工范围确定注浆加固范围，在加固范围周边施工旋喷桩止水帷幕，再结合其他注浆方式加固土体。进行地面注浆加固施工时，可以反复多次注浆加固土体，在注浆孔的布置上，可以采用梅花形咬合布置，以达到注浆加固效果。

二、洞内半周边注浆堵水技术

洞内注浆堵水通常采用小导管注浆，浆液分单液水泥浆、水泥水玻璃双液浆和改性水玻璃浆液。本标段洞内注浆加固采用TSS小导管注双液浆法。

1.注浆管加工

TSS型注浆管加工如图2-11所示。TSS型注浆管采用ф42、t=3.5mm钢管制作。其系列配套止浆系统由TS-A顶杆、TS-B注浆芯管、TS-C顶杆螺母、TS-D止浆塞四部分组成。

2.施工准备

（1）封闭掌子面做止浆墙：为防止注浆施工过程中掌子面冒浆，每循环开挖后对掌子面进行喷射混凝土封闭，厚度不小于20cm。

（2）机械设备维修及试运转：在注浆施工前和开挖施工过程中，应对机械设备进行检查、维修、保养，使其保持良好的状态。

（3）施工材料准备：施工材料包括TSS型注浆管及其配套的孔内注浆设备和注浆用的水泥、水玻璃、缓凝剂等注浆材料。施工前必须将材料运至工作面附近，每次应备足两个小班的材料，且随用随补充。

3.TSS型注浆管布设

（1）布设范围：注浆管环向拱部180°范围，可采用单环及内外环两种方式，角度则根据现场实际施工条件进行确定。注浆管纵向每1m布设1环。注浆管布设横断面如图2-12所示，纵断面如图2-13所示。

（2）TSS管安设

①按照布设间距在工作面上将注浆管孔位用红油漆标出；

②利用作业平台，手持风钻用冲击套将TSS型注浆管顶入地层；

③用棉纱＋速凝水泥砂浆将注浆管周围封填，以避免注浆施工中沿注浆管周围跑浆。

（3）注浆作业

①注浆参数

注浆参数见表2-2。

②配制浆液

a.水泥浆的配制：根据预配制水泥浆的体积，按水灰比和缓凝剂掺量计算出所需要的水泥、水和缓凝剂的用量。根据用量，首先在搅拌机容器内加入水和缓凝剂，强力搅拌，待缓凝剂充分溶解后，加入水泥，强力搅拌，混合均匀。

b.水玻璃浆的配制：在浓水玻璃中加入水，边加水边搅拌，边用玻美计测试其浓度，达到所需要的稀释浓度为止。施工中宜采用水玻璃浓度为30～35Be′。

③注浆顺序：注浆按约束-开放型注浆顺序进行施工，其注浆顺序原则是从拱脚位置由下向上推进，以达到加固土体和堵水的目的。

④注浆作业

注浆管全部布设完成后，开始进行注浆作业。采用TSS型注浆管配套设备，用双液注浆泵，采取后退式分段注浆工艺进行注浆作业。

后退式分段注浆工艺：将带有止浆塞的芯管和顶管连接后插入到注浆管相应位置，顺时针旋转芯管上的法兰盘，使止浆塞膨胀，以达到止浆效果。连接注浆管路，采用双液注浆泵向孔内注浆，每次注浆分段长选择为0.6～0.9m。当第一分段注浆完成后，反时针旋转芯管上的法兰盘，使止浆塞恢复到原状，将芯管后退0.6～0.9m，进行第二分段注浆，如此下去，直至将整个注浆段完成，注浆段结束以在恒压条件下浆液不再注入土体为准。

后退式分段注浆要特别注意止浆塞的损坏程度，施工过程中若发现止浆塞存在问题，应立即更换，以免引起注浆管堵塞，造成芯管无法拔出，影响正常施工。

（4）关键控制点

①注浆管尖端必须焊接封闭，溢浆孔上必须覆盖着贴片，以保证浆液通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和砂不能进入注浆管，从而达到注浆管自身具有逆止阀的作用。

②注浆管必须按设计角度和间距布设，以便注浆加固范围达到预期效果。

③严格控制注浆分段长度，有效地解决饱和动态含水砂层中，中、细砂层地质复杂条件下注浆加固的均一性，提高其整体加固效果。

三、注浆机具设备选择及性能比较

主要机具设备见表2-3。

四、注浆效果评价

（1）注浆效果检查分施工过程中检查、结束时检查和开挖过程中检查。

（2）注浆过程中检查主要是检查浆液凝胶时间，用现场灌砂模的办法，看浆液凝胶时间是否达到预期要求。

（3）注浆结束时，检查注浆记录，看每孔注浆量是否达到结束标准，孔数是否与设计一致。

（4）开挖时，看开挖边缘是否整齐，以及浆液固砂情况、渗透半径等，以便为下一步注浆参数的修改提供依据。

（5）根据各阶段检查情况，评定合格与不合格。注浆过程结束时，如质量不合格时，应按要求重新返工。开挖时发现质量不好，除在下环改进外，应加强支护措施。

第二节　井点降水

井点降水法即为通过管井用水泵抽吸地下水，使地下水位降低，以达到施工区域一定深度范围内的土壤含水量大大降低，土体抗剪力提高。降水的原则是重点控制对周边环境、地下管线、地下构筑物和周边建筑物基础的沉降影响，经济指标合理，设计可靠。

井点降水法主要包括洞内轻型井点降水和洞外深井降水。

洞内轻型井点降水适用于繁华地区或地面施工不便的地方，降排水受地面场地制约，只能在坑道内施工。该种降水方法能够降低潜水和承压水水位，特别是在降水深度小于6.5m的细颗粒含水地层降水效果最好。

洞外深井降水是在结构周围布设超过基底以下一定深度的井点，通过井管内的潜水泵将地下水抽出，排出到地面排水系统，使地下水位低于基底。深井降水适用于潜水或承压水厚度均较大，降水深度在15～50m范围，渗透系数在100～250m/d的粉土、砂土、砾土等地层。

第三节　钢板桩施工措施

本标段暗挖隧道施工区域地层松散，透水性极强，加上该区域地下水位较高，且距海较近，水源补给充分且受潮汐影响明显，暗挖隧道开挖前，在隧道周边3m外范围内施作Ⅳ型拉森式钢板桩止水帷幕，隔断与外界的水力联系，钢板桩插入深度12m，如遇到基岩，钢板桩至岩面即可。在钢板桩施工前将地面下6.0m范围的块石层进行换填，然后采用吊车配液压锤打设钢板桩。钢板桩施工完成后，在止水帷幕内设置降水井，降低地下水位。钢板桩与咬合旋喷桩止水帷幕比较，优缺点主要体现在如下几个方面：

一、优点

（1）施工快捷。

（2）整体性强，抗水性好。

（3）同时具备止水和挡土作用。

（4）抗变形能力强。

（5）施工周期较短的情况下，成本较低。

二、缺点

（1）施工占用空间大，对外界扰动大。

（2）施工后，钢板桩破坏了土体的整体稳定性，钢板桩施打位置应在开挖轮廓线2.5m以外。

（3）钢板桩对地层的适应性较旋喷桩差。