摘 要:水泥-水玻璃双液浆对土体有加固和挤压作用。采用可靠的施工工艺在其一定深度的土层中分层压注一定量的水泥-水玻璃双液浆对土体进行加固，并达到对周围土体微扰动的效果，在压注过程中使用多点位移计监测土体注浆引起的上覆土层隆起情况，并采用静力触探来探测注浆加固效果和加固范围。通过对注浆加固效果和加固范围以及引起土体隆起量的分析，为隧道内不均匀沉降段下卧土体注浆加固提供借鉴和参考。

关键词: 水泥-水玻璃双液浆，微扰动，不均匀沉降

 

      由于地铁隧道、地下管线等构筑物下穿既有运营隧道引起地层损失，造成既有隧道产生不均匀沉降，影响地铁运营的安全。而地铁隧道内的不均匀沉降一直是软土地区地铁隧道内难以有效治理的病害之一，需要摸索出一套可行、有效的工法对这一病害进行整治。

      水泥-水玻璃双液浆不但可以加固土体，还可以使土体产生隆起^［1］。对于沉降量较大且沉降趋势尚未稳定的不均匀沉降段采用在隧道下卧土层注浆来加固土体并使被加固土体适量隆起以调整地铁隧道线形。由于隧道内施工时间有限和空间受限，同时为避免注浆时过量扰动土体并达到土体加固均匀和隆起量可控的效果，在遵循“多点、少量、多次、均匀”的注浆原则下，需通过近似条件的现场模拟试验来摸索出一套配套的施工设施、可行的施工工艺和可靠的施工参数，为注浆加固在隧道不均匀沉降段整治的应用提供借鉴和参考。

 

      本试验模拟 2 号线龙阳路穿越段隧道注浆，根据穿越段埋深和所处土层确定孔深 16． 1 m，在16． 1 ～ 14 m 深度范围内进行均匀注浆，注浆范围位于④层土内，④层土为灰色淤泥质粘土，原状土测试 PS 值为 0． 46 MPa。

      采用在每个注浆孔处布置多点位移计来监测注浆对上覆土层隆沉的影响，测点埋置深度为14 m，测量频率如下:

      ( 1) 在单孔每次注浆前先测初值，单次注浆完成后马上采集数据，取得注浆对土体位移的影响情况，在两次注浆间隔期间每隔 5 min 采集一次数据;

      ( 2) 整孔注浆结束后继续连续测量三天，取得孔隙水压力消散期间的土体位移情况。

      注浆加固效果和范围采用静力触探测试，静力触探点在注浆孔周围沿不同的方向呈放射状布置，距注浆孔 0． 3 m，0． 6 m 和 0． 9 m。在注浆前先取得原状土 PS 值，注浆结束三天后根据所布探点测试取得注浆范围内土体的 PS。

 

      注浆所用水泥为 P． C32． 5 海螺水泥，水灰比采用 0． 7。水玻璃玻美度为 35，模数 2． 85。在水灰比一定的情况下，水泥-水玻璃浆体中水泥的比例越大，凝胶体的强度就越高^［2］。因此在满足施工操作的前提下尽量减少水玻璃的用量，以最大限度提高凝胶体的强度。经过室内试验和室外反复注浆操作，水泥浆与水玻璃体积比在 3∶ 1时其早期强度比较高，而且初凝时间满足现场注浆操作要求。

 

      单孔注浆段注浆高度为 2． 1 m，注浆从下往上进行，分 6 次注浆，每次注浆高度为 35 cm，每次注浆 4 min，单次注浆量总量控制在 80 L。

      先将注浆管压入到比预定注浆深度深 10 cm的位置，然后向上拔管 10 cm，以使活接闷头开孔，随后注水泥浆，水泥浆流量控制在 15 L/min，水泥浆压力稳定后再注水玻璃，水玻璃的流量控制在5 L / min，二者经混合器混合后通过注浆管压入到地层。在注浆的过程中均匀向上拔管，拔管速度控制在 8． 8 cm/min，注浆 4 min 后，先停注水玻璃，30 s后停注水泥浆，注浆完成后关闭注浆管阀门。单孔单次注浆完成 1 h 后再进行下一次注浆，直到6 次全部注完为止。

 

      ( 1) 由图 1 可以看出，基本每次注浆都引起测点抬升，抬升量都在 1 mm 以上，最大值将近4 mm，注浆完成后 1 h 内测点下沉量很小，第 5 次注浆结束深度与测点深度齐平，第 6 次注浆深度位于测点深度之上，导致测点下沉。可见，在隧道不均匀段下卧层注浆时需控制注浆量，每次注浆遵循“少量”的原则，避免一次抬升量太大，影响隧道结构和轨道线路的线形，给隧道结构和列车的运行带来安全隐患。另外，在穿越段注浆，注浆不但会引起上方隧道的隆起，同时也会挤压下方隧道，可能导致下方隧道的沉降。

      ( 2) 由图 2 多点位移计数据曲线可以得出，分时段多次注浆结束后 72 h 内回落量大致为注浆隆起量的 30%。可见要通过不断对隧道下卧层土体进行土体加固来控制隧道的长期不均匀沉降。即隧道内注浆要遵循“多次”的原则。

      注浆范围内土体加固效果采用静力触探测试，原位静力触探孔注浆深度( － 15． 7 ～ － 6． 5 m) 范围内土体为④层土，PS 均值为 0． 46 MPa。

      注浆孔 3 个 300 mm 处触探孔在注浆段内的PS 值分别为 0． 95 MPa、0． 96 MPa、0． 96 MPa，PS值增长 1 倍，注浆加固效果明显，范围分布比较均匀。

      注浆孔 600 mm 处触探孔在注浆段内的 PS 值为 0． 75 MPa，PS 增加值为 60%。

      注浆孔 900 mm 处触探孔在注浆段内的 PS 值为 0． 58 MPa。

 

      可见本双液浆注浆影响半径至少在 0． 6 m，距注浆孔越近注浆加固效果越明显。

 

      ( 1) 通过此次试验，明确了注浆工艺和施工参数。

      ( 2) 注浆设备基本可以满足水泥浆与水玻璃比为 3∶ 1的要求。活络头式注浆头能够满足开孔要求，保证各个方向注浆的均匀性。

      ( 3) 垂直方向由下往上注浆，越接近测点位置，注浆抬升效果越明显; 在隧道内注浆需遵循“多点、均匀、少量、多次”的原则。

      ( 4) 在本次注浆试验配比和掺入比条件下，初步得出注浆影响半径为 0． 6 左右，注浆孔 0． 3 米范围内注浆加固效果比较均匀和明显，PS 值能增加一倍左右。

      ( 5) 在穿越段注浆期间，在注重上方隧道变形监控的同时，也要加强对下方隧道变形的监控。

 

［1］ 张民庆． 城市地下工程采用 C － S 双液浆注浆导致地面隆起效应研究［A］． 中国土木工程学会快速轨道交通委员会学术交流会地下铁道专业委员会第十四届学术交流会论文集［C］，2001: 195-200．

［2］ 刘华荣． CS 浆液配制比例及注浆堵水效果［J］． 地下空间，2004，24( 4) : 489-491．

［3］ 滕桃居，刘道永，王亚军． 压力注浆加固地基实例分析［A］． 第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷［C］，2001．

［4］ 霍凯成． 注浆机理及应用［J］． 武汉理工大学学报，24( 2) : 2002，43-44，55．

［5］ 张建牛． 注浆加固技术在软弱地基处理中的应用［J］． 山西建筑，2005，31( 2) : 65-66．

［6］ 杨珍明． 水泥、石灰混合浆液加固软土地基的试验研究［J］． 中国水运; 2010，10( 1) : 194-195，197．