北京地区电力隧道止水注浆问题的初步实践

王新霞+张建超+元华梁+庞小军+路怿

摘 要：北京西辛110千伏变电站至仓上110千伏变电站电力隧道结构断面2×2.3米，初衬、二衬厚度均为0.25米，防水层厚度0.015米。结合施工现场注浆实际，重点介紹注浆加固工艺及工程量计算方法，对类似工程的注浆量控制具有借鉴意义。

关键词：电力隧道；帷幕注浆；工艺；注浆量

1 工程概况

西辛110千伏变电站至仓上110千伏变电站电力隧道（顺义老城区）一标段为例，本工程为解决区医院扩建以及为结合顺义老城区改造而修建的电力隧道，电力隧道主线自卧龙环岛东南角现状电力隧道预留口，沿中山西街道路永中以南向东穿越现状京承铁路后至中山南街折向南，至一标设计终点，本标主线共分两段，即L1线长518m，L2线长540m，总长1058m，沿线共设竖井9座，本工程全线采用2.0×2.3m暗挖电力隧道。

2 地质、水文情况

2.1 工程地质情况

新建电力隧道主要穿越土层主要为第③大层，具体穿越土层分布情况自上而下分别是：②2粉砂层、③粉质粘土重粉质粘土层、③1砂质粉土粘质粉土层、④2细砂层。

2.2 水文情况

根据地质勘测报告，勘测期间，在钻探深度范围内主要观测到2层地下水。第一层为上层滞水，含水层为砂质粉土粘质粉土②层和粉砂②2层；第二层为潜水，含水层为细砂④2层。新建隧道底板高程为26.6～27.20m，埋深11.9～11.3m，拱顶位于上层滞水和潜水层以下。

2.3 浆液选择

根据上述各种浆液的特性及适应条件，针对本工程现场土质情况，浆液选择如下：

3 注浆量计算及单价分析

3.1 注浆量计算

由于浆液的扩散半径与砂层孔隙很难精密确定，为准备注浆所需的各种材料，注浆量及各项参数根据现场实际水文、地质情况通过实验确定。

注浆量的估算公式按下式进行：

Q=Anα（1+β）

式中：

Q——总注浆量，m3；

A——注浆范围体积，m3；

n——孔隙率，%；

α——浆液填充系数（0.7～0.9）

β——注浆材料损耗系数

设计中，nα（1+β）统称为填充率，填充率按下表选用：

说明：（1）长度、埋深取自雷达检测报告，埋深与帷幕重合部分扣除；

（2）覆土按照设计施工图纸推算；

（3）为施工单位提供，超过6米宽度按照6米计；

顺义老城区隧道采用马蹄形复合衬砌，结构断面2×2.3米，初衬、二衬厚度均为0.25米，防水层厚度0.015米。设计要求在初衬施工前进行超前帷幕注浆加固土体，加固范围初衬轮廓外1.5米，12米为一个注浆循环，中间段为9米一个循环，每个循环开挖时留3米止浆墙。依据设计结构断面，按照加固厚度1.5米计算，每延米帷幕注浆量（假设100%填实）=孔隙率×加固体积。详细计算如下：

已知设计参数：R—初衬外半径1.851m，α—外半径对应的中心角110°，b——弦长，h——失高，s—弧长；隧道净宽—2m，隧道直墙净高1.85m，隧道失高0.45m。

计算公式：弓形面积=1/2[R（S-b）+bh）]，S=απ/180×R

（1）加固土层外缘断面面积=直墙面积+弓形面积=23.3 +9.96=33.26m2

直墙面积=[2+2×（1.5+0.5+0.015）]×（1.85+1.5+0.5+0.015）=6.03×3.865=23.3m2

R计算=1.851+1.5=3.351m α计算=3.015/3.351×sina-1×2=129°

弓形面积=1/2{3.351[（129°×3.14/180×3.351）-6.03]+6.03×（0.45+1.5+0.5+0.015）}=1/2（5.06+14.863）=9.96m2

（2）加固土层内缘断面面积=直墙面积+弓形面积=7.17+ 3.23=10.4m2

直墙面积=（2+2×0.5+2×0.015）×（1.85+0.5+0.015）=3.03× 2.365=7.17m2

弓形面积=1/2{[1.851（110°×3.14/180×1.851）-3.03]+[3.03×（0.45+0.5+0.015）] }=1/2{3.54+2.92}=3.23m2

（3）掌子面止浆墙折合每米加固量计算

第一循环长度12m=掌子面止浆墙面积×3/12m=10.4× 3/12=2.6m2

中间段循环长度9m=掌子面止浆墙面积×3/9m=10.4× 3/9=3.47m2

（4）第一循环每延米加固土层体积=1m×（加固土层外缘断面面积—加固土层内缘断面面积+掌子面止浆墙面积×3/12m）=1-2+3=33.26-10.4+2.6=25.46m3中间段循环每延米加固土层体积=1m×（加固土层外缘断面面积—加固土层内缘断面面积+掌子面止浆墙面积×3/9m）=1-2+3=33.26-10.4+3.47=26.33m3

（5）孔隙率0.39时，每延米帷幕注浆量（假设100%填实）=0.39×25.46=9.9m3（中间段为9米一个注浆循环，注浆量为0.39×26.33=10.3m3），填充率按80%计时，注浆量=7.9m3（中间段为9米一个注浆循环，注浆量为8.2m3）

（6）孔隙率0.35时，每延米帷幕注浆量（假设100%填实）=0.35×25.46=8.9m3（中间段为9米一个注浆循环，注浆量为0.35×26.33=9.2m3），填充率按80%计时，注浆量=7.1m3（中间段为9米一个注浆循环，注浆量为7.4m3）

3.2 每延米注浆量造价

注浆量一般是根据地质情况而定的，视地质情况的空隙率、加固厚度、深度而定，2.0米×2.3米的隧道一般注浆量是6～8m?，有特殊地段的注浆量还会增加。

4 结语

隧道施工地质条件千变万化，采用注浆工艺的设计参数亦是多种多样。具体施工中及时把握好各类注意事项，通过注浆工艺是能达到隧道围岩固结和止水效果，同时通过注浆量的理论推算和实际测量的比较可有效地评估实际注浆质量和控制工程费用。

参考文献

[1] 邓美龙，郝本峰，张涛，刘国辉，王小华.地铁施工中注浆止水加固技术[J].建筑技术，2009（11）.

[2] 全孝.不良地质段超前帷幕注浆防水治水施工技术[J].公路与汽运，2010（02）.

[3] 魏志昌.象山隧道注浆堵水施工技术[J].山西建筑，2010（07）.