地鐵明挖車站圍護(hù)樁間涌水流沙的治理（精編版）

1、地鐵明挖車站圍護(hù)樁間涌水流沙的治理吳豪中鐵十七局集團第六工程有限公司摘要明挖法施工的地鐵車站, 基坑開挖后 , 圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏 , 必須及時封堵 , 否則容易出現(xiàn)流沙、流泥，甚至管涌，既會對土方開挖和下步主體施工進(jìn)度帶來影響， 嚴(yán)重的還會使周邊道路和建筑物產(chǎn)生沉降，甚至出現(xiàn)基坑塌方危險。 結(jié)合廈門地鐵 1 號線誠毅廣場站小里程端圍護(hù)樁間涌水、流沙的險情，采用疏堵結(jié)合、先疏后堵的堵漏技 巧，以瞬凝水泥、 膨脹材料及水泥水玻璃雙液漿三種簡易有效的堵漏措施，效果良好，為以后同類的施工提供借鑒。關(guān)鍵詞地鐵車站 ;圍護(hù)樁間涌水流沙 ;疏堵結(jié)合 ;堵漏措施1 工程簡介廈門地鐵誠毅廣場站地下水極為豐富，車

2、站東側(cè)附近為碧溪匯入杏林灣入口， 線路所占地段原為一片池塘水體。地下水主要有第四系孔隙水、基巖裂隙水。第四系空隙潛水主要賦存于沖洪積砂層中，地 下水位埋深 7.5m?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用 “擋土+止水”方案，即鉆孔灌注樁 +三重管高壓旋噴樁 +內(nèi)支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。車站基坑普通段開挖深度為 16.4m， 大小里程端頭盾構(gòu)井段深度為 17.75m。采用明挖順做法施工。2 地質(zhì)情況根據(jù)詳勘報告， 車站小里程端地質(zhì)情況依次向下為粘土質(zhì)素填土（ 0m-5.8m）、全新統(tǒng)沖洪積粗砂（ 5.8m-7.9m）、全新統(tǒng)沖洪積可塑狀粘土（ 7.9m-10.3m）、全新統(tǒng)沖洪積粗砂（ 10.3-16.1m ）、殘積硬塑狀

3、砂質(zhì)粘性土（ 16.1m-18.2m）。3 堵漏措施及其施工工藝在車站基坑開挖至 16.5m 時，小里程端樁間出現(xiàn)直徑約 60cm的涌水、流沙口， 沿涌水口的圍護(hù)樁外側(cè)出現(xiàn)約 3m高*4m 寬*5m 深的空洞。在施工過程中，我們充分利用了鋼筋混凝土灌注樁強度高、膠接3 / 7性能良好的特性，進(jìn)行堵漏。堵漏方案是先疏導(dǎo)后堵漏，即先填充塌 方空洞，在滲漏處預(yù)埋導(dǎo)流水管，將滲漏出來的水導(dǎo)出去，然后在涌 水口使用瞬凝水泥封堵， 并注水泥 - 水玻璃雙液漿， 如無明顯滲漏后， 掛網(wǎng)噴射混凝土補強，待混凝土達(dá)到一定強度后，最后封堵導(dǎo)流管。圖 3.1涌水、流沙口圖 3.2現(xiàn)場流沙情況3.1 注漿法堵漏的機理

4、通長認(rèn)為注漿法堵漏有兩種作用機理, 第一種作用機理是劈裂作用機理. 即高壓注漿 , 克服地層的初始應(yīng)力和抗拔強度, 使土層沿垂直于小主應(yīng)力的平面上發(fā)生劈裂1 。高壓水泥漿作為堵漏主材料，在高泵壓的作用下， 水泥漿將突破最薄弱部位的地基土，或沿著已經(jīng)開路的滲漏縫隙滲流，調(diào)節(jié)好水泥- 水玻璃的初凝時間，使水泥在合適的時間凝固，達(dá)到堵塞滲流通道的目的。第二種機理是漿泡作用機理。即水泥漿在高泵壓的作用下，使土體壓縮， 形成類似氣球的漿泡， 緊靠漿泡周圍的土體受到嚴(yán)重破壞和剪切，形成塑性變形區(qū)，土體密度因擾動而減小，卻因注入水泥漿而 加固；離漿泡較遠(yuǎn)的周圍土體，發(fā)生彈性變形，土體密度明顯增加， 變得更加

5、密實 1 ，滲透能力因而降低了，達(dá)到提高地基土的承載力和阻止?jié)B漏的目的。3.2 堵漏材料堵漏的材料包括導(dǎo)流水管、瞬凝水泥、填充物、水泥、水玻璃導(dǎo)流水管：由于滲漏量較大，選用直徑32 的不銹鋼管（或 PE管）作為導(dǎo)流水管， 兼做注漿管使用， 導(dǎo)流水管長度根據(jù)現(xiàn)場塌方的空洞深度選擇，配套 16 號細(xì)鐵絲、木塞若干。瞬凝水泥： S 型瞬凝水泥，其參數(shù)為初凝時間12min，終凝時間23min。早強發(fā)揮迅速，水灰比W/V=0.4 時，抗壓強度： 4h20MPa，1d40Mpa，具有微膨脹等特性。配套黃砂，碎石等。填充物：舊棉絮、廢舊布料若干。42.5MPa水泥、濃度為16Be水玻璃若干。3.3 注漿設(shè)備

6、采用國產(chǎn)某型號雙液漿注漿機， 注漿參數(shù)為：工作壓力 0.5-8MPa， 額定生產(chǎn)能力 0-80L/min ，吸入骨料最大粒徑 5mm，電機功率 11kw，吸漿高度 1m。3.4 注漿參數(shù)設(shè)定根據(jù)水泥 - 水玻璃的化學(xué)反應(yīng)原理， 試驗中采用固定水灰比為1:1 的水泥漿在水玻璃不同濃度 （ 39-8.4Be ）下的漿體初凝時間變化不是很大2 ，但終凝時間最快為21 秒，最慢為 19500 秒，相差 4 個數(shù)量級，這個變化是非常大的。過長的終凝時間，注漿時跑漿漏漿是非 常嚴(yán)重的，并且施工效果也不好。樁間塌方體空洞注漿主要部分是人工填充的舊棉絮、廢舊布料等散體結(jié)構(gòu)，如果終凝時間過長會造成材料浪費， 并

7、且達(dá)不到注漿效果。但是注漿又要求一定的土體擴散半徑，在誠毅廣場站樁間注漿加固施工中要求擴散半徑大于1m小于 5m。所以注漿中既要保證擴散半徑又要不能擴散太遠(yuǎn)， 這就要求水泥漿的初凝和終凝之間有一段合適的時間差。根據(jù)不同配比水泥與水玻璃凝膠時間表2,綜合分析及考慮， 取水灰比為1:1 ，水玻璃濃度為16Be，水泥漿與水玻璃體積比為1:0.25 ，可以達(dá)到要求。3.5 注漿堵漏工藝注漿堵漏的工藝為： 清除混凝土表面雜物充填空洞安裝鋼筋網(wǎng)片固定導(dǎo)流管瞬凝水泥封堵涌水混凝土養(yǎng)護(hù)注漿封堵導(dǎo)導(dǎo)流水管：由于滲漏量較大，選用直徑32 的不銹鋼管（或 PE管）作為導(dǎo)流水管， 兼做注漿管使用， 導(dǎo)流水管長度根據(jù)現(xiàn)

8、場塌方的空洞深度選擇，配套 16 號細(xì)鐵絲、木塞若干。瞬凝水泥： S 型瞬凝水泥，其參數(shù)為初凝時間12min，終凝時間23min。早強發(fā)揮迅速，水灰比W/V=0.4 時，抗壓強度： 4h20MPa，1d40Mpa，具有微膨脹等特性。配套黃砂，碎石等。填充物：舊棉絮、廢舊布料若干。42.5MPa水泥、濃度為16Be水玻璃若干。3.3 注漿設(shè)備采用國產(chǎn)某型號雙液漿注漿機， 注漿參數(shù)為：工作壓力 0.5-8MPa， 額定生產(chǎn)能力 0-80L/min ，吸入骨料最大粒徑 5mm，電機功率 11kw，吸漿高度 1m。3.4 注漿參數(shù)設(shè)定2根據(jù)水泥 - 水玻璃的化學(xué)反應(yīng)原理， 試驗中采用固定水灰比為1:1

9、 的水泥漿在水玻璃不同濃度 （ 39-8.4Be ）下的漿體初凝時間變化不是很大，但終凝時間最快為21 秒，最慢為 19500 秒，相差 4 個數(shù)量級，這個變化是非常大的。過長的終凝時間，注漿時跑漿漏漿是非 常嚴(yán)重的，并且施工效果也不好。樁間塌方體空洞注漿主要部分是人工填充的舊棉絮、廢舊布料等散體結(jié)構(gòu)，如果終凝時間過長會造成材料浪費， 并且達(dá)不到注漿效果。但是注漿又要求一定的土體擴散半徑，在誠毅廣場站樁間注漿加固施 工中要求擴散半徑大于1m小于 5m。所以注漿中既要保證擴散半徑又要不能擴散太遠(yuǎn)， 這就要求水泥漿的初凝和終凝之間有一段合適的時間差。根據(jù)不同配比水泥與水玻璃凝膠時間表2,綜合分析及

10、考慮， 取水灰比為1:1 ，水玻璃濃度為16Be，水泥漿與水玻璃體積比為1:0.25 ，可以達(dá)到要求。3.5 注漿堵漏工藝注漿堵漏的工藝為： 清除混凝土表面雜物充填空洞安裝鋼筋網(wǎng)片固定導(dǎo)流管瞬凝水泥封堵涌水混凝土養(yǎng)護(hù)注漿封堵導(dǎo)3 / 7的壓力值。圖 3.4涌水口封堵圖 3.5導(dǎo)流安裝3.5.7調(diào)節(jié)好噴射混凝土速凝劑的比例， 使噴射混凝土能快速凝固，起到加固涌水口的作用。圖 3.6導(dǎo)流管注漿圖 3.7注漿后效果4 監(jiān)控量測4.1 地表沉降觀測A002、A004地表沉降觀測圖7 / 713579111315171921232521m0）-1m（-2值-3降-4沉-5-6-7-8觀測次數(shù)A002 A

11、004圖 4.1地表沉降觀測圖從上圖可以看出， 從第 13 次至第 18 次觀測期間， 為樁間土體塌方期，地表土體明顯加速沉降；從第 18 次至 21 次觀測期間，為塌方空洞注漿期，由于注入水泥漿液，地表土體出現(xiàn)隆起；從第 21 次至26 次觀測期間，為土體穩(wěn)定期，表明塌方空洞已得到有效的加固處理，地表已趨于穩(wěn)定可以進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)施工。4.2 水位觀測3#水位孔觀測圖-14135791113151719212325-15）m（-16-17值位水-18觀測次數(shù)3#圖 4.2 3# 水位觀測孔觀測圖從上圖可以看出， 從第 13 次至第 18 次觀測期間， 為樁間土體塌方期，樁外水位急速下降，到第 18 次已經(jīng)至基坑底；從第 18 次至21 次觀測期間，為堵塞涌水口及雙液漿注漿期，由于注漿使得樁間滲漏得到治理，水位急速上升；從第 21 次至 26 次觀測期間，為土體穩(wěn)定期，表明土體水位穩(wěn)定，樁間不再有滲漏現(xiàn)象。5 結(jié)語通過上述的堵漏施工工藝， 在誠毅廣場站小里程端樁間涌水、 流沙搶險的實踐證明， 注漿有效加固了土體， 防止了滲