[發明專利]海底隧道穿越富水砂層復合注漿加固方法

無效

• 申請號: 200910243900.8
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101749031A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 張頂立;陳鐵林;房倩;張成平;孫鋒;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: E21D11/04
• 分類號: E21D11/04;E21D11/10
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳;毛燕生

技術領域

本發明涉及隧道地下建筑工程技術領域，尤其涉及一種海底隧道穿越富水砂層復合注漿加固方法。

背景技術

隨著城市發展的需要，我國沿海地區將有多處修建海底隧道。與傳統隧道相比，海底隧道的水災害防治更具有挑戰性。海底隧道施工中的突涌水事故多發生在不良地質段及地層結構界面的位置。富水砂層松散，無粘聚力，自穩能力很差，在該地層中開挖隧道極易發生涌水、涌砂、塌方等工程災害。

鉆爆法修建海底隧道穿越富水砂層，主要問題在于對富水砂層的支撐、加固和堵水，增大其自穩性，確保隧道穿越砂層段的施工質量和安全。目前國內外經常采用的工程措施有：強行穿越法、注漿法、凍結法、旋噴加固等。

(1)強行穿越法，這是最常用的傳統方法，其特點是支撐護頂，隨挖隨砌。根據工程經驗，短段掘砌、噴錨支護、超前支架、側壁導坑等方法較為常用。

(2)注漿法，這是人工充填富水砂層的一種方法，在一定的注漿壓力作用下，漿液被擠壓入砂層。沿砂層孔隙流動擴散，由于其充填和水化作用，在孔隙內成為具有一定強度和低透水性的結石體，從而達到堵塞孔隙、截斷水路和加固地層的目的。注漿在海底隧道中對防止涌水及加強圍巖是必不可少的。注漿法在國外鉆爆法施工的海底隧道修建中被普遍采用。

(3)凍結法，這是用冷媒傳遞冷量使含水地層降溫凍結的方法，依靠凍土的強度達到承受地壓的目的，使開挖和襯砌處在凍土保護之下安全進行。國內外一般都將凍結法用于其它方法不適用的地層，尤其對注漿法不能實現的系數小于10^-4cm/s的軟弱地層。凍結法常常被認為是最后采取的一種昂貴的地層加固辦法。

(4)水平旋噴加固，是由高壓噴射注漿技術演變發展而來的地基加固新技術，就是在土層中水平鉆機成孔，或作小角度的俯、仰和外斜鉆進，隨后進行高壓噴射注漿。國外很多工程實例已經證明，在軟弱地層中應用水平或傾斜鉆孔旋噴注漿技術形成拱棚或墻柱，能防止坑道坍塌，有效控制地面沉陷，使隧道順利開挖。

以上方法各具特點，在實際工程中為了合理地選用穿越富水砂層的技術方法，必須綜合考慮富水砂層的規模、特性、水文地質條件等情況，在此基礎上進行方案設計。注漿是隧道穿越富水砂層的主要手段。

目前已有對富水砂層的注漿技術、機制和材料進行了探討，這些研究無疑豐富了注漿在富水砂層中加固、堵水方面的技術和工藝，但是針對富含海水砂層注漿的研究還是空白。海底隧道富水砂層復雜的地質條件和特殊的水邊界使得單一注漿經常無法達到防水和加固的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種海底隧道穿越富水砂層復合注漿加固方法。該方法采用多種注漿方式或注漿材料，根據具體地層條件按照一定的時空順序對被注載體進行注漿，從而達到最大適用地層范圍和最佳加固效果的新型注漿技術。

本發明一種海底隧道穿越富水砂層復合注漿加固方法，其包括如下步驟：第一注漿步驟，針對隧道拱部地層，在到達富水砂層之前和結束之后，在預設長度范圍內，采用導管開始注漿施作和結束注漿施作；所述注漿施作用于加固所述拱部地層；第二注漿步驟，與所述第一注漿步驟同步進行，針對掌子面地層進行注漿；鎖腳錨管注漿步驟，在每榀拱架兩側邊墻分別設置注漿鎖腳錨管以進行注漿。

上述復合注漿加固方法中，優選所述第一注漿步驟中，注漿壓力控制在0.5～1.0Mpa；注漿方式為富水砂層滲透注漿，注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿。

上述復合注漿加固方法中，優選所述第二注漿步驟中，注漿導管按照梅花型布置，注漿壓力控制在0.5～1.0Mpa，注漿方式為滲透注漿，注漿材料為水泥水-玻璃雙液漿。

上述復合注漿加固方法中，優選所述鎖腳錨管注漿步驟中，注漿壓力控制在1.0～1.5Mpa，注漿方式為劈裂式注漿，注漿材料為普通水泥漿。

上述復合注漿加固方法中，優選在所述鎖腳錨管注漿步驟后，還設置有如下步驟：補償注漿步驟，在距掌子面1.0～2.5m范圍內進行初支背后補償注漿，以實現初期支護與圍巖的密貼。

上述復合注漿加固方法中，優選所述補償注漿步驟中，注漿壓力控制在0.5Mpa以下，注漿方式為充填注漿，注漿材料為HSC水泥漿。

上述復合注漿加固方法中，優選所述第一注漿步驟前，還設置有如下步驟：止漿維護施作步驟，在隧道拱部富水砂層及掌子面弧形開挖面內采用掛鋼筋網、噴混凝土封閉開挖面，以形成止漿圍護結構。