青岛市西海岸轨道交通有限公司山东省青岛市266555
摘要：地铁车站一般位于地下水位线以下，容易发生涌水等质量事故，青岛地铁某车站设计起点里程YCK13+997.085，终点里程YCK14+187.085，车站总长190.0m，基坑西端头向下开挖至-3.5m位置时，西端头侧壁突然出现大量涌水，现场立即使用回填土反压，为保证开挖的顺利进行，采用膨胀模袋前进式分段注浆阻止涌水进入基坑内，最终实现车站的正常开挖，取得了很好的止水效果。
关键词：地铁车站；涌水；膨胀模袋；止水
1、引言
地铁车站一般位于地下水位线以下，在地铁车站施工过程中，高压旋喷桩在前期的止水帷幕效果由于受工艺限制达不到理想的施工效果，桩体内含有粗砂、砾砂，水泥浆与砂胶结后存在孔隙，导致桩体渗水。给车站的开挖过程带来困难，帷幕地表注浆，基坑内注浆等处理方法经常应用于车站基坑涌水处理，特别是在近几年，社会各界对安全文明施工十分重视，特别是地铁车站施工环境安全已成为施工的基本要求。本文以青岛地铁某车站基坑内涌水封堵，膨胀模袋前进式分段注浆止水进行研究和实施，以期对类似车站施工具有一定的指导和借鉴意义。
2.工程概况
某车站与明挖段设计为同一个基坑，同期施工，车站长度190m，明挖段长度330m，基坑宽度22~33m，基坑深度20~25m，基坑采用灌注桩、第一层混凝土冠梁、第二层和第三层钢支撑支护。原地面标高+5.0m。
2016年5月，基坑西端向下开挖至-3.5m时，西北角基坑壁发现四处涌水点，单点涌水量约20m³/h，涌水持续，水量无变化。出现涌水后，项目部立刻组织机械使用回填土反压，沿基坑壁打孔注浆堵水，至6月1日封堵完毕。6月2日上午，继续挖土，西北角侧壁再次涌水涌砂，根据地勘资料，该处以下8m为富水沙层，自稳性差，透水能力极强，亟需对该段进行加固处理。因此，某车站采取基坑边注浆处理措施，注浆采用水泥-水玻璃双液浆。图一为高压旋喷桩取芯芯样，很明显，在砂层处高压旋喷桩浆液无法存留，砂层处桩体孔隙较大，无法进行有效的止水。
经过分析论证，在基坑边采取分段前进式注浆工艺，注水泥水玻璃双液浆，对中粗砂层、砾砂层、强风化凝灰岩地层进行止水加固。
图1高压旋喷桩芯样
3.注浆方案研究论证
针对某车站基坑侧壁涌水涌沙工程治理难题，采集地层原装砂层，开展富水砂层渗透特性及注浆扩散加固机理模型试验科研课题研究。
设计了一维及三维可视化渗透注浆扩散模拟试验系统，模拟一维及三维条件下水泥-水玻璃浆液的注浆扩散过程。
三维注浆模型设计原理图
基于砂土层非线性压缩模型，考虑浆液流场与土体应力场的耦合作用，建立了劈裂注浆扩散理论模型，获得了劈裂通道宽度的空间分布方程。
劈裂通道宽度空间分布方程：
骨架支撑浆脉交叉网格浆脉平行分散浆脉
将土体压缩模量、土体孔隙率、土体渗透率作为注浆效果评价指标，建立了注浆有效加固半径及劈裂注浆参数的确定方法。
（c）渗透系数
注浆加固效果评价指标参数：
4.注浆方案
根据理论研究、地质资料及注浆加固需求，地表注浆加固范围地面以下8-20m的地层。钻孔方式采用地表垂直钻孔，孔间距为1.4m。施工中跳孔注浆，注浆钻孔布置见图2。
图2钻孔孔位布置图
钻孔位置设计为旋喷桩中心点偏基坑内侧25cm，钻孔机从地面开孔位置钻φ108孔，钻孔深度深入到不透水层（强风化角砾凝灰岩）1m，钻孔深度20m，开孔间距1.4m。钻孔过程中向孔内加入少量水泥浆护壁。首先钻孔至14m，下放φ89，壁厚3.5mm的无缝钢管，砂层处钢管部位开孔，间距50cm，5-8m处位置包裹膨胀模袋，膨胀模袋内插入φ15的钢管引出地面，向膨胀模袋内注入水泥浆进行膨胀封堵，模袋以上的钻孔与注浆管之间的孔隙采用掺速凝剂的水泥浆封堵，进行第一次注浆加固，范围为地表以下8-14m；再从原孔位置使用Φ75钻头复钻至20m，下Φ42PVC注浆管，进行第二次注浆加固地表以下14-20m，然后封孔，结束钻孔注浆。
注浆参数如表1所示
表1地表帷幕注浆参数
图5模袋及注浆图6注浆结束
注浆浆液采用水泥：水玻璃浆液=1：1。水泥浆水灰比为1：1。因基坑已经开挖，需在控制注浆压力的同时，保证注浆效果，通过动态调整水泥水玻璃用量，控制浆液扩散半径。注浆期间，在基坑內灌注桩上设置位移观测点，防止因注浆造成围护结构变形。
5、施工工艺重点、难点
由于基坑开挖过程过，基坑向下挖至-3.5m时，基坑的开挖深度已经达到6m，而基坑南北两侧有多层住宅，平行基坑走向有35kv高压电杆、DN600热力管线、DN800混凝土污水管、200x100通讯管线、DN110燃气管线等各种管线，在基坑边外注浆，基坑支护体系承受压力，如何在控制注浆压力、保证基坑安全的同时，实现注浆效果，是这个工艺的重点和难点。
在注浆止水施工过程中，基坑内在每个钻孔灌注桩桩身上做一个控制点，注浆止水施工过程中，安排测量对桩身倾斜时刻进行观测，观测范围在2cm内为正常，超过观测范围立刻通知现场施工人员停止注浆。
在注浆止水施工过程中，测量对基坑周边地面的隆起进行每天的观测，观测范围在2cm内为正常，超过观测范围通知现场施工人员减缓注浆压力或停止注浆，直到隆起恢复到正常范围内为止。
在基坑内的钻孔灌注桩上设置自动化测斜设备进行观测，每天对数据进行分析，观测基坑整体桩身有无倾斜。
图7自动化测斜设备
6、结语
某车站采用了膨胀模袋分段前进式注浆止水技术，注浆完成后，止水效果好，涌水口得到了有效的封堵，在随后的地铁车站开挖中，基坑内再无渗水涌砂现象，保证了车站安全顺利施工。目前，该车站和明挖段主体结构已经施工完毕。实践表明，该工艺对该基坑复杂环境补充注浆效果明显。此外，在车站施工中要配备一定数量的快硬硫铝酸盐水泥、纱布和棉被，用于基坑内应急封堵。