提供一種WSS工法在富水砂層盾構換刀加固中的應用，WSS工法注漿工藝采用坑道鉆機進行深孔注漿加固，先用由A液、B液組成的溶液型漿液后退式注漿進行土體排水，提高土體的抗滲性；當整個加固體采用由A液、B液組成的溶液型漿液后退式注漿施工完成后，再用由A液、C液組成的懸濁型漿液前進式注漿進行土體固結，改變原土體物理性質并提高土體的抗壓強度，最終使軟弱的土層(主要為砂質、礫質粘性土和砂層)成為抗滲性高、抗壓強度高和穩定性高的土體，以便于開倉檢查、更換刀具。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及盾構技術，尤其涉及一種WSS工法在富水砂層盾構換刀加固中的應用。
技術介紹
傳統的盾構換刀加固方法有攪拌樁法、旋噴樁法、攪拌+旋噴樁法、袖閥管注漿法、人工挖孔樁法等，較為常用的加固方法有攪拌樁法、旋噴樁法、攪拌+旋噴樁法。對于富水砂層，最常用的是旋噴樁法。雙重法高壓旋噴是一種氣噴射、漿液灌注攪拌混合噴射的方法。即用一層噴射管使空氣橫向噴射，并切割地基土體，借空氣的上升力把被破碎的土由地表排除；與此同時，另一個噴嘴將水泥漿低壓力噴射注入到被切割、攪拌的地基中，使水泥漿與土混合達到加固目的，其加固直徑可達800～2000mm。采用雙重法旋噴施工時先應達到預定的噴射壓力、噴漿量后，再逐漸提升注漿管，注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm；當達到設計樁頂高度或地面出現溢漿現象時，應立即停止當前樁的旋噴工作，并將旋噴管拔出并清洗管路。雙重管法是將水泥漿與壓縮空氣同時噴射，除可延長噴射距離、增大切削能力外，也可促進廢土的排除，減輕加固體單位體積的重量。以我公司承建的深圳地鐵7號線7301-1標的盾構區間龍井站為例進行說明，現有技術的實施方案中，基巖段砂層加固和換刀區加固原則上統一采用旋噴格柵+壓密注漿綜合加固方式。每一旋噴格柵為寬3.5m，長4m設置；壓密注漿孔采用梅花形布置，間距為1m。如圖7所示。區間基巖段砂層加固總長度約為452.35m，其中左線砂層處理分4段進行，處理總長度231.75m；右線分4段處理，處理總長度為220.6m。砂層加固范圍寬度方向8m（沿隧道方向），深度為隧道基巖面以上至隧道頂以上3m。換刀點地層加固范圍為沿隧道方向4m，寬度方向8m，深度為隧道頂以上3m，隧道底1米的范圍進行。本工程施工范圍位于交通量較繁忙的深圳龍珠大道上，根據《孤石處理和地層加固交通疏解方案》要求，施工時雙向六車道只能占用一車道，因此根據現場施工條件對旋噴格柵+壓密注漿進行優化，使其占用一車道時將旋噴格柵+壓密注漿施工完畢。現有技術的實施方案存在以下缺點：1.高壓旋噴樁屬于傳統施工工藝，廣泛應用于淤泥質土、粉土、粘土地層，但是對于地下水豐富地區、含砂量較高地區適應性較差。龍井站西端頭地下水位穩定在4～8m，地層中富含中粗砂和砂質黏性土，且粉質粘土中也含少量砂，因此分析判斷在該地層中采用高壓旋噴樁加固，將達不到理想的效果。2.該方案施工期間，需要大量出碴（含泥水泥漿），車輛運輸期間稀碴灑落路面，污染道路環境。3.從目前深圳地鐵7號線盾構出洞情況看，采用高壓旋噴樁加固會出現大量涌水涌泥，風險較高。4.造價偏高，樁機的垂直度偏差控制較難，樁間止水控制較差，對于上軟下硬地層不適應。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種WSS工法（無收縮雙液注漿改良土體工法）在富水砂層盾構換刀加固中的應用。WSS工法注漿工藝適用于復雜的復合地層，它能夠將不同情況的地層填充密實，改變原土體的物理性質，增加土體的密度，提高其抗壓強度和抗滲性能。WSS工法注漿工藝采用坑道鉆機進行深孔注漿加固，先用由A液、B液組成的溶液型漿液后退式注漿進行土體排水，提高土體的抗滲性；當整個加固體采用由A液、B液組成的溶液型漿液后退式注漿施工完成后，再用由A液、C液組成的懸濁型漿液前進式注漿進行土體固結，改變原土體物理性質并提高土體的抗壓強度，最終使軟弱的土層(主要為砂質、礫質粘性土和砂層)成為抗滲性高、抗壓強度高和穩定性高的土體，以便于開倉檢查、更換刀具。優選的，所述A液為水玻璃，所述B液為磷酸，所述C液為水泥漿。優選的，加固方式為：所述坑道鉆機先進行化學漿液注漿（后退式），后進行雙液漿注漿加固（后退式）。優選的，加固體范圍為：地面下6m至中微風化花崗巖，隧道掘進方向長5m，寬9m。優選的，注漿孔布置為：沿所述隧道掘進方向布置6排注漿孔，共計66孔，四周密排布孔位，間距0.85 m～0.9m，中心部分孔位布置原則上間距1m，梅花形布置。優選的，加固深度為：在所述6排注漿孔中，第1、2、3排注漿孔位于盾構機上方，深度為10.5m～16.0m（沿盾構機輪廓變化）；第4排注漿孔位于盾構機刀盤前方約1m，深度為14.0m；第5排注漿孔位于盾構機刀盤前方約2m，深度為14.0m；第6排注漿孔位于盾構機刀盤前方約3m，深度為16.0m。其中，第2排注漿孔位于刀盤切口環后邊0.28m。如圖4、圖5和圖6所示。優選的，所述隧道埋深為10.82～16.82m。優選的，所述隧道自上而下地質情況為：0～3.7m為素填土，3.7～5.6m為細砂，5.6～9.2m為中砂，9.1～9.2m為孤石，9.2～13.5m為砂質、礫質黏性土，13.5～14.3m為孤石，14.3m以下為全、強、中、微風化花崗巖。本專利技術采用無收縮雙液注漿，屬于安全性、高滲透性的注漿材料，固結硬化時間可根據實際工程需要進行調整，該漿液材料性能分析如圖1所示，其中，A液=水玻璃（45Be〃）：水=1:1；B液=磷酸：水=1:10；C液=水泥（42.5R普通硅酸鹽水泥）：水=1:1；A液：B液=1：1；A液：C液=1：1。注漿時，可根據現場實際情況適當調整配合比，并適當加入特種材料以增加可灌性和堵水性能，提高止水效果。無收縮注漿液具有以下特點：1.固結硬化時間容易調整，設計硬化時間長的注漿液也具有很高強度。2.滲透性良好，特別是對微細砂層的滲透性優易。3.地層中有流動水的情況下也具有很強的固結性能，漿液不易溶解，具有止水效果。4.漿液強度、硬化時間、滲透性能可根據現場實際需要調整。5.漿液不流失、固結后不收縮，硬化劑無毒，對地下水無污染。在本專利技術的實施方案中，注漿量與注漿壓力的控制方法如下：一、注漿量（1）根據計算公式確定注漿量由于漿液的擴散半徑與土孔隙很難精密確定，根據該區段隧道工程地質、水文條件和注漿效果以及所選擇的注漿材料，進行注漿量的估算。注漿量的估算公式按下式進行：Q=Anα式中：Q----注漿量（m3）；A----注漿范圍體積（m3），按擴散半徑2m計算（該段地層軟弱，且經過擾動）；n----孔隙率，砂層取40%，砂質、礫質黏性土取30%，全強風化花崗巖取25%；α----漿液填充率，砂土層取50%，砂質、礫質黏性土取40%，全強風化花崗巖取30%；砂層注漿體積（每延米）Q =3.14×22×40%×50%=2.51m3砂質、礫質黏性土注漿體積（每延米）Q =3.14×22×30%×40%=1.51m3全強風化花崗巖注漿體積（每延米）Q =3.14×22×25%×30%=0.94m3（2）根據經驗值確定注漿量第1、5、6排注漿孔的注漿量（每延米）=土體積=3.14×0.752=1.76m3第2、3、4排注漿孔的注漿量（每延米）=2倍土體積=3.14×2×0.752=3.52m3綜合以上結論，每孔的注漿量如表3-1所示。表3-1 每孔注漿量（每延米）二、注漿壓力根據地層性質，地層水土壓力，盾構機刀盤主軸承密封性能對注漿壓力計算，注漿壓力暫定為0.3MPa～0.35MPa。注漿期間采用注漿壓力和注漿量雙重控制，即注漿量達到設計值或注漿壓力達到設計值，可停止注漿。主要注漿參數如下：注漿孔直徑：73mm；漿液擴散半徑：2m；漿液凝結時間：20s～30s；注漿壓力：0.3～0.35Mpa；每本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種WSS工法在富水砂層盾構換刀加固中的應用，其特征在于，WSS工法注漿工藝采用坑道鉆機進行深孔注漿加固，先用由A液、B液組成的溶液型漿液后退式注漿進行土體排水；當整個加固體采用由A液、B液組成的溶液型漿液后退式注漿施工完成后，再用由A液、C液組成的懸濁型漿液前進式注漿進行土體固結。
【技術特征摘要】
1.一種WSS工法在富水砂層盾構換刀加固中的應用，其特征在于，WSS工法注漿工藝采用坑道鉆機進行深孔注漿加固，先用由A液、B液組成的溶液型漿液后退式注漿進行土體排水；當整個加固體采用由A液、B液組成的溶液型漿液后退式注漿施工完成后，再用由A液、C液組成的懸濁型漿液前進式注漿進行土體固結。2.根據權利要求1所述的WSS工法在富水砂層盾構端頭加固中的應用，其特征在于，所述A液為水玻璃，所述B液為磷酸，所述C液為水泥漿。3.根據權利要求1或2所述的WSS工法在富水砂層盾構換刀加固中的應用，其特征在于，所述坑道鉆機先采用化學漿液進行后退式注漿，后采用進行雙液漿進行后退式注漿加固。4.根據權利要求3所述的WSS工法在富水砂層盾構換刀加固中的應用，其特征在于，所述加固體范圍為地面下6m至中微風化花崗巖，隧道掘進方向長5m，寬9m。5.根據權利要求4所述的WSS工法在富水砂層盾構換刀加固中的應用，其特征在于，沿所述隧道掘進方向布置6排注漿孔，共計66孔，四周密排布孔位，間距0.85 m～0.9m，中心...
【專利技術屬性】
技術研發人員：顧連強，鐘敏，黃昱，王友樅，
申請(專利權)人：中鐵隆工程集團有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51
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