探讨带压注浆对地下工程主体结构外防水的重要性

李旺

中电建铁路建设投资集团有限公司

摘要：国内建筑、市政、城市轨道交通深基坑围护结构类型包括围护桩、地连墙、工法桩、TRD型钢水泥土搅拌墙的类型；TRD型钢水泥土连续墙施工工法相对于其他工法有着机械总高度低、稳定性好、施工快、成本低、质量好等优点，所以越来越多的应用在地下工程围护结构施工当中，尤其在沿海及华北等软土层地区中；但TRD型钢在结构施工完需要拔除重复利用，型钢拔除往往易对结构外侧外包防水及土体造成扰动，降低结构外包防水质量；本文从工程实践论证带压注浆填充TRD型钢拔出后空隙对主体结构防水质量提升效果，总结TRD水泥连续墙型钢拔出后带压注浆的重要性。

关键词：TRD；型钢；外包防水；带压注浆

1 工程地质水文概况

本工程依托某国际机场快线项目，明挖区间设计全长616.179m。边坡开口线宽约73.55~82.38m，区间外轮廓边线宽20.7~24.5m，深度约23.70~26. 85m。现状地面整平标高7.5m。

对工程影响较大的水层主要主要为潜水（二）：水位埋深1.20m～14.80m，相当于标高-4.25m～-5.80m，含水层主要为粉质黏土④1层、黏质粉土④2层、、粉细砂⑤1层、粉质黏土⑤4层，其下粉质黏土⑥1层透水性相对较差，可视为潜水含水层与其下承压含水层的相对隔水层。承压水（三）：小里程端水位埋深13.30m左右，水位标高-5.65m左右；大里程端水位埋深12.00m左右，水位标高-5.32m左右。含水层主要为黏质粉土⑥2层、粉细砂⑦1层，含水层底板主要为粉质黏土⑦4层。承压水（四）：小里程端水位埋深15.00m左右，水位标高-7.48m左右；大里程端水位埋深13.00m左右，水位标高-5.74m左右，含水层主要为粉细砂⑧4层、粉细砂⑨1层，含水层底板主要为粉质黏土⑩1层。

1 TRD型钢水泥搅拌连续墙工艺原理

TRD型钢水泥土搅拌墙与传统的单轴搅拌桩、三轴搅拌桩工法不同。TRD水泥搅拌墙工法，首先将TRD机刀箱埋入地下，然后通过刀箱组装TRD链锯型切削刀具，通过刀具的切削过程组装刀具至墙体设计竖向深度，然后通过切削刀具带浆切削土体，切削过程中注入水泥浆（水泥浆通过试验确定水灰比），与原位土体搅拌混合，沿设计墙体横向切削、搅拌，经过一切两搅，构筑成抗渗新能良好的水泥土搅拌连续墙。TRD水泥土连续墙具有防水抗渗工效，但墙体本身强度低，抗竖向荷载能力差，要承担基坑支护能力，需要在TRD水泥土连续墙内插入H型钢，型钢间距一般为0.6m，插入的H型钢增加了TRD水泥土搅拌墙的刚度和强度；基坑开挖过程，通过在基坑内侧增加横向的钢管或砼梁支撑，形成TRD型钢水泥搅拌墙+内支撑的整体支护体系。

2 TRD围护结构下主体结构施工工艺流程

TRD水泥土地下连续墙施工工法的工艺流程为：施工准备→机械进场→场地整平、机械拼装及后台布置→测量放线→TRD刀箱埋设→TRD连续墙墙体导向槽开挖→TRD设备就位→向深度方向切削土体并安装刀身→安装测斜仪→横向切削墙体松动原土→回撤切削注浆搅拌→前进注浆固化搅拌成墙→插入H型钢→成墙养生→切削刀头分拆拔出→TRD设备退场→基坑开挖→底板及侧墙外包防水施工→主体结构施工→顶板外包防水施工→部分土方回填→TRD型钢拔除→注浆填充→剩余基坑土方回填。

3 TRD连续墙施工质量控制要点

（1）严格控制好浆液的配合比，做到挂牌施工，配备专职人员负责管理浆液配置。

（2）开工前对TRD设备进行维护保养工作，尽可能减少施工过程中机械设备故障从而造成质量的问题。设备必须专人负责操控，上岗前严格检查设备的性能及试运转，保证设备正常施工。避免造成不必要的损失。

（3）工程实施过程中，禁止定位钢板发生移位，发现挖土机在清除沟槽土时磕碰定位钢板使其位移，立即重新放线，严格按照设计图纸施工。

（4）场地布置要综合考虑其他方面因素，避免因多次搬迁、移位设备，而无法保证施工的连续性。施工过程中如果出现冷缝，需要对接缝处对已成墙部分(长度为0.5m)进行重新搅拌切割，保证止水效果。

（5）拌制选用的水泥原材料的技术指标和检验项目应按规定进行检测，确保原材符合使用标准。严格控制每盘的水泥用量及液体高度，用水量根据总量控制，并用仪器随时检查水泥浆液的比重情况，保证浆液不发生离析。

（6）保证土体充分割切搅拌和原状土充分破碎，利于水泥浆与土均匀搅拌，进而保证施工质量。

（8）通过使用截锥圆模测试混合泥浆的净浆流动度进行成墙品质的管理，流动性应控制为150mm-280mm范围内。

（9）对压浆阶段输浆管道经常检查保证不堵塞，严禁发生断浆现象，桩身应均匀注浆，不得发生土浆夹心层情况。

（10）发生管道堵塞后，立即停泵，对堵塞管路及时清堵处理。待处理完成后立即启动搅拌钻具，运转一分钟左右后开始继续注浆，等40~60秒后恢复横向切割搅拌。

（11）型钢拔除：在围护结构完成使用功能后，型钢拔除应事先采取减阻措施，拔除后应注浆填实桩孔。

4 TRD型钢拔出常规填充工艺

在TRD型钢水泥土连续墙围护结构失去其围护作用后，需要拔除其支撑作用的型钢，设计单位往往结合施工规范及设计经验要求施工单位采用灌浆法对型钢空隙进行填充，确保结构周边土体不发生沉降；水泥浆填充工艺往往采用洞口自流填充法，即把灌浆设备出浆口插入到型钢空隙洞口，自上而下灌注水泥浆，通过水泥浆自重对空隙进行填充。

灌浆填充的优缺点：采用灌浆法填充优点是施工方便，灌注的水泥浆数量较少，施工成本低，施工速度快；缺点是灌浆不饱满，不能有效的填充结构背侧土体空隙，易形成过水通道，对主体结构防水不利，如TRD型钢拔除过程中有损坏结构外包防水，易造成结构渗漏水，影响主体结构质量。

经过对TRD型钢施工机械设备考察及相应工程考察过程中，确实发现在TRD型钢拔除后结构有渗漏水的现象，分析原因，主要有以下几种：

（1）主体结构外包防水施工过程中质量控制不严格，存在损坏或薄弱点；

（2）主体结构混凝土浇筑过程中施工缝处理不达标，结构本身存在渗漏点；

（3）TRD型钢拔除过程中，施工工人违反拔除规定，损坏主体结构外包防水；

（4）型钢空隙填充不饱满，主体结构外侧形成过水通道，承压水汇集通过损坏的外包防水进入主体结构。

5 TRD型钢拔除后带压注浆工艺

为了避免本工程发生类似其他工程出现的施工缺陷，技术部通过工艺分析，决定在本工程TRD型钢拔除后，对型钢空隙采用带压注浆的工艺进行填充；通过本工程施工验证，其工艺流程为：

TRD型钢拔除→浆液搅拌机拌制浆液→注浆管插入型钢空隙底→开始注浆→首次注浆结束→二次注浆钻孔→带压注浆→注浆结束

具体施工工艺及控制要点见下：

（1）首次灌浆，每根型钢拔除后立即插入直径2cm钢管，深度深入空隙底部，灌浆间距6米，每次灌注以浆液返至地面为主控指标，以注浆压力为辅助指标。

图4.4-2 首次注浆孔布置图

（2）二次注浆

首次注浆结束后采用坑道钻机后退式进行二次注浆，注浆钻孔间距6米，二次注浆与首次灌浆时间间隔不少于48h，钻孔深度为冠梁顶标高至底板以下1米，终止注浆压力控制在0.5Mpa以上。

二次注浆孔布置图

3)注浆前应清理注浆管，将管周围的杂物清理干净。对机械设备、风水管线路、电缆线路等进行全面检查并且试运转。

4）注浆时，注浆管与注浆机连接好后，排除管内空气，调整好注浆压力，启动注浆机开始注浆，注浆机灌浆浆液配比为，水泥：水=1:1。

5)注浆由自下而上逐孔注浆，如有窜浆或跑浆时，采用间隔注浆最后全部完成注浆。

6)注浆过程压力控制在0.3-0.5Mpa，注浆终压力值为0.5Mpa。注浆过程中，应随时观测压力和流量变化。当压力逐渐上升，流量逐渐较少，注浆压力达到终压后，持压30min，待浆液从注浆孔溢出无法继续注入时方可结束本次注浆。

7)注浆过程中，专人记录注浆情况，并根据实际情况调整注浆压力、浆液配合比，保证注浆效果；注浆完成后应检验注浆效果，对注浆不合格部位周边注浆管进行补注。

6 施工应用效果

带压注浆是利用液压将能固化的浆液通过输送机械设备注入到地层的裂缝或者孔隙中，通过置换、填充、挤压等方式改善其物理力学性质的方法，使土颗粒间或岩石裂际中的水分和空气排出，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学性良好的结合体，从而使其牢固。

通过对带压注浆后主体结构的持续跟踪观察，带压注浆大大提升了采用TRD型钢水泥土连续墙围护结构施工的主体结构防水性能，结构渗漏点明显减少，提升了结构施工质量。

虽然在过程中带压注浆较无压灌浆施工周期长，施工成本高，但能有效的减少结构渗漏水，降低结构后期处理费用，为地下结构施工带来巨大的社会效益。

8结语

通过本项目TRD型钢拔出采用带压注浆的工艺有效的隔断了粉砂地层中高承压水，降低了主体结构的渗水风险，有效解决了主体结构渗漏水的质量通病，降低运营期间渗漏水对营业线的安全风险，为后续相似工程施工积累了施工经验和借鉴依据。