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摘要：隧道与地下工程修建所采用的技术措施很多，其中注浆技术是必不可少的，无论是在岩石地层，还是在第四纪软弱地层中修建的地下隧道工程均离不开注浆。本文依据北京地铁15号线学院路站～北沙滩站区间下穿河道施工的工程案例，对WSS深孔注浆工艺在地铁隧道下穿河道中的应用进行了研究，提出采用无收缩浆液进行洞内注浆加固的方法，从而达到了加固土體和止水帷幕目的， 解决无降水下穿河道矿山法施工难题。
关键词：小月河注浆无收缩止水加固
中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
北京地铁15号线15标段位于海淀区清华东路道路正下方，包括：学院路站、学院路站～北沙滩站区间。其中学北区间全长1073m，呈东西走向，为标准双线区间隧道。
学北区间在K6+745m～K6+802.67m里程处，下穿南北走向的小月河河道，隧道为标准马蹄形断面，中部设临时仰拱，采用CD法开挖，隧道拱顶与河道底部距离为6.3m，小月河河道现况如图2。
图2 小月河河道现况照片
水文地质情况：河道位于杂填土及粉土地层、河道底部至隧道顶部为粉质粘土地层、隧道开挖断面位于粉土和粉质粘土地层、隧道下部为粉质粘土地层、砂层位于隧道底部以下7米位置。共有四层地下水，分别为上层滞水、潜水(一)、潜水(二)、承压水层，其中上层滞水位于河道底部粉土层中、潜水位于隧道拱顶和中部粉土层中、承压水位于隧道底部砂层中。
二、方案选择
区间隧道下穿小月河道段施工风险大，且河道内无法进行降水，如何解决隧道开挖过程中，对土体的加固和排除地下水对施工的影响是工程重点。
可以采用的方案有：地面旋喷注浆止水帷幕、洞内WSS深孔注浆、洞内管棚支护注浆。经过分析研究，洞内WSS深孔注浆既可以有效加固开挖面周边土体，又可以形成有效的止水帷幕隔断地下水与隧道之间的水力联系，决定采用WSS深孔注浆工艺进行下穿河道段的隧道加固。具体方案对比如表1。
表1 方案选择对比表
三、WSS深孔注浆方案
（一）WSS无收缩双液深孔注浆工法的特点及原理
1、工法特点
1.1 WSS无收缩双液深孔注浆工法是从日本引进的地质改良技术。它能够100%将不同地质情况填充密实，改变原土体的物理性质，增加土体的密度，提高其抗压强度，且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无污染。
1.2 可以进行一次、二次注入切换，回路变换装置容易实行，所以能实行复合注入。
1.3 二次注入材料是低粘性且凝胶时间长的浸透性注浆液，可以用压力喷射到均匀的土质颗粒之间，由于这样的操作方法，减少了对周围建筑物的影响。
工法原理
2.1 WSS注浆工法是采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆，浆液有两种：浆液分溶液型（A、B液组成）和悬浊液型（A、C液组成）。两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合。
2.2 注浆时浆液将颗粒间存在的水强迫挤出,使颗粒间的空隙充满浆材并使其固结达到改良土层性状的目的。其喷浆特性是使该土层粘结力(c)、内磨擦角值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加,起到加固作用。
（二）注浆方案
1、注浆方案
依据现场地质情况及周边环境，决定对隧道供顶、侧墙及拱底外扩2.5米范围进行辐射注浆加固，12米长为一个注浆循环，10米长为一个开挖循环，剩余2米作为止浆墙，循环往复，浆液采用AB、AC液。加固范围及孔位布置如图4、图5、图6。
掌子面注浆孔分上下导洞布设，上导洞布设注浆孔11列、6排，下导洞布设注浆孔11列、5排，孔位梅花形布设，间距1m×1m，施工过程中根据注浆及地质情况进行调整，避免注浆出现死角。注浆顺序：自下而上，自远及近，自两侧向中间。注浆压力控制在0.8～1.0MPa，扩散半径为0.5m，浆液初凝时间：10s～1min，注入率：60%左右，注浆管孔径：φ42，外插角5～35度，注浆后要求渗透系数不大于1.0x10-7cm/s。
每段深孔注浆前需要在上台阶核心土范围外的掌子面设置止浆墙，为0.3m厚C20喷射混凝土，设双层6@150x150钢筋网、并设置22@500x500加强钢筋，核心土采用50mm厚C20喷射混凝土保护。
图4 注浆横断面及孔位布置图图图5 注浆纵剖面及孔位打设角度图
图6 注浆平面及孔位打设角度图
2、浆液材料
浆液性能：具有微膨胀性，可以补偿注浆后期因土层固结而引起的土体回
缩变形，同时浆液凝结后所达到的强度较高。具体注浆所用浆液配比如表2。
表2WSS无收缩深孔注浆浆液配比表
A液 B液 C液
40Be/水玻璃
175kg Gs剂16 kg
P剂 15kg
DHP剂 21kg P 42.5水泥 250 kg
外加剂 23kg（C+P）
A、B 液1000L或 A、C液1000L
溶液由A、B液组成，悬浊液由A、C液组成。
注浆时，根据现场实际情况适当调整配合比，并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性能，提高止水效果。浆液配置方法如下：
(1)按搅拌桶的容积和注浆材料的配比参数计算出配制一桶浆液所需要的水泥和水的用量。
(2)先在搅拌桶中加入一定量的水，再加入规定量的外加剂，强力搅拌3min，然后加入一定量的水泥，强力搅拌均匀待用。
(3)在浓水玻璃中加入水，稀释至设计浓度，搅拌均匀后待用。
(4)按比例进行凝胶时间测试试验，如果达不到设计要求重新调整。
(5)量取水泥浆搅拌桶的体积，根据其体积及配比要求标定须加入水的高度及需加入水泥的重量，以此控制水泥浆的配比。
3、工艺流程
WSS无收缩深孔注浆工艺流程见图7所示。
图7WSS无收缩深孔注浆工艺流程图
4、注浆效果检查
每循环注浆施工结束后，通过在注浆体内钻孔，观察地层中的含水量及土体的加固强度，确定加固效果是否达不到设计要求，否则需进行补充注浆。检查孔的数目每个循环设2个检查孔，长度分别为6m和12m，角度为30度和15度，并检查孔内涌水量，达到无水作业条件即可认为可以开挖。
四、小结
本工程通过采用WSS无收缩深孔注浆技术，有效的解决了暗挖隧道穿越动河道段富水地层开挖的技术难题，保证了工程施工安全及如期完工，并总结出富水地层下穿河道隧道开挖地层加固及止水帷幕的施工工艺参数以及加固体积与注浆量之间的关系，为北京地铁国内国内其它地区同等地质条件下施工提供了宝贵的经验，拓宽了浅埋暗挖法的施工领域，具有广泛的应用前景。
参考文献：
崔玖江隧道与地下工程注浆技术中国建筑出版社2011
北京地铁15号线一期工程施工图设计 区间结构北京市政工程设计研究总院2012.12
张鹏飞北京地铁暗挖隧道全段面注浆加固技术《山西建筑》2011年第04期
关键词：小月河注浆无收缩止水加固
中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
北京地铁15号线15标段位于海淀区清华东路道路正下方，包括：学院路站、学院路站～北沙滩站区间。其中学北区间全长1073m，呈东西走向，为标准双线区间隧道。
学北区间在K6+745m～K6+802.67m里程处，下穿南北走向的小月河河道，隧道为标准马蹄形断面，中部设临时仰拱，采用CD法开挖，隧道拱顶与河道底部距离为6.3m，小月河河道现况如图2。
图2 小月河河道现况照片
水文地质情况：河道位于杂填土及粉土地层、河道底部至隧道顶部为粉质粘土地层、隧道开挖断面位于粉土和粉质粘土地层、隧道下部为粉质粘土地层、砂层位于隧道底部以下7米位置。共有四层地下水，分别为上层滞水、潜水(一)、潜水(二)、承压水层，其中上层滞水位于河道底部粉土层中、潜水位于隧道拱顶和中部粉土层中、承压水位于隧道底部砂层中。
二、方案选择
区间隧道下穿小月河道段施工风险大，且河道内无法进行降水，如何解决隧道开挖过程中，对土体的加固和排除地下水对施工的影响是工程重点。
可以采用的方案有：地面旋喷注浆止水帷幕、洞内WSS深孔注浆、洞内管棚支护注浆。经过分析研究，洞内WSS深孔注浆既可以有效加固开挖面周边土体，又可以形成有效的止水帷幕隔断地下水与隧道之间的水力联系，决定采用WSS深孔注浆工艺进行下穿河道段的隧道加固。具体方案对比如表1。
表1 方案选择对比表
三、WSS深孔注浆方案
（一）WSS无收缩双液深孔注浆工法的特点及原理
1、工法特点
1.1 WSS无收缩双液深孔注浆工法是从日本引进的地质改良技术。它能够100%将不同地质情况填充密实，改变原土体的物理性质，增加土体的密度，提高其抗压强度，且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无污染。
1.2 可以进行一次、二次注入切换，回路变换装置容易实行，所以能实行复合注入。
1.3 二次注入材料是低粘性且凝胶时间长的浸透性注浆液，可以用压力喷射到均匀的土质颗粒之间，由于这样的操作方法，减少了对周围建筑物的影响。
工法原理
2.1 WSS注浆工法是采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆，浆液有两种：浆液分溶液型（A、B液组成）和悬浊液型（A、C液组成）。两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合。
2.2 注浆时浆液将颗粒间存在的水强迫挤出,使颗粒间的空隙充满浆材并使其固结达到改良土层性状的目的。其喷浆特性是使该土层粘结力(c)、内磨擦角值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加,起到加固作用。
（二）注浆方案
1、注浆方案
依据现场地质情况及周边环境，决定对隧道供顶、侧墙及拱底外扩2.5米范围进行辐射注浆加固，12米长为一个注浆循环，10米长为一个开挖循环，剩余2米作为止浆墙，循环往复，浆液采用AB、AC液。加固范围及孔位布置如图4、图5、图6。
掌子面注浆孔分上下导洞布设，上导洞布设注浆孔11列、6排，下导洞布设注浆孔11列、5排，孔位梅花形布设，间距1m×1m，施工过程中根据注浆及地质情况进行调整，避免注浆出现死角。注浆顺序：自下而上，自远及近，自两侧向中间。注浆压力控制在0.8～1.0MPa，扩散半径为0.5m，浆液初凝时间：10s～1min，注入率：60%左右，注浆管孔径：φ42，外插角5～35度，注浆后要求渗透系数不大于1.0x10-7cm/s。
每段深孔注浆前需要在上台阶核心土范围外的掌子面设置止浆墙，为0.3m厚C20喷射混凝土，设双层6@150x150钢筋网、并设置22@500x500加强钢筋，核心土采用50mm厚C20喷射混凝土保护。
图4 注浆横断面及孔位布置图图图5 注浆纵剖面及孔位打设角度图
图6 注浆平面及孔位打设角度图
2、浆液材料
浆液性能：具有微膨胀性，可以补偿注浆后期因土层固结而引起的土体回
缩变形，同时浆液凝结后所达到的强度较高。具体注浆所用浆液配比如表2。
表2WSS无收缩深孔注浆浆液配比表
A液 B液 C液
40Be/水玻璃
175kg Gs剂16 kg
P剂 15kg
DHP剂 21kg P 42.5水泥 250 kg
外加剂 23kg（C+P）
A、B 液1000L或 A、C液1000L
溶液由A、B液组成，悬浊液由A、C液组成。
注浆时，根据现场实际情况适当调整配合比，并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性能，提高止水效果。浆液配置方法如下：
(1)按搅拌桶的容积和注浆材料的配比参数计算出配制一桶浆液所需要的水泥和水的用量。
(2)先在搅拌桶中加入一定量的水，再加入规定量的外加剂，强力搅拌3min，然后加入一定量的水泥，强力搅拌均匀待用。
(3)在浓水玻璃中加入水，稀释至设计浓度，搅拌均匀后待用。
(4)按比例进行凝胶时间测试试验，如果达不到设计要求重新调整。
(5)量取水泥浆搅拌桶的体积，根据其体积及配比要求标定须加入水的高度及需加入水泥的重量，以此控制水泥浆的配比。
3、工艺流程
WSS无收缩深孔注浆工艺流程见图7所示。
图7WSS无收缩深孔注浆工艺流程图
4、注浆效果检查
每循环注浆施工结束后，通过在注浆体内钻孔，观察地层中的含水量及土体的加固强度，确定加固效果是否达不到设计要求，否则需进行补充注浆。检查孔的数目每个循环设2个检查孔，长度分别为6m和12m，角度为30度和15度，并检查孔内涌水量，达到无水作业条件即可认为可以开挖。
四、小结
本工程通过采用WSS无收缩深孔注浆技术，有效的解决了暗挖隧道穿越动河道段富水地层开挖的技术难题，保证了工程施工安全及如期完工，并总结出富水地层下穿河道隧道开挖地层加固及止水帷幕的施工工艺参数以及加固体积与注浆量之间的关系，为北京地铁国内国内其它地区同等地质条件下施工提供了宝贵的经验，拓宽了浅埋暗挖法的施工领域，具有广泛的应用前景。
参考文献：
崔玖江隧道与地下工程注浆技术中国建筑出版社2011
北京地铁15号线一期工程施工图设计 区间结构北京市政工程设计研究总院2012.12
张鹏飞北京地铁暗挖隧道全段面注浆加固技术《山西建筑》2011年第04期