地铁隧道开挖遇到某些不良地层

(资料图片)

如果不能对其进行改良和加固

可能导致掌子面不稳、施工安全事故、

周边路面沉降和构筑物损毁等不良影响

为此，中科建通积极发挥科研创新优势

《饱和粉细砂地层精准注浆技术研究与应用》

找到了可靠的解决方案

一、行业难题

在城市修建地铁隧道时，不可避免会遇到松散、饱和、稳定性差的第四系软弱地层。特别是粉细砂地层，由于粉细砂粒径较小，颗粒间无骨架作用，咬合力小，导致其自稳能力差，不仅在外界荷载下容易变形，还会在孔隙水压作用下容易发生流砂现象，对掌子面的稳定性、施工安全以及周围地层与周围构筑物环境的安全，都会造成较大的隐患。

二、行业现状调研

通过系统调研行业内常用的注浆材料、注浆设备、注浆工艺，并持续跟踪和比对劈裂注浆形式为主的注浆效果，中科建通发现针对目前某些不良地层注浆技术的发展，仍处于半理论半经验状态，多采用水泥、水玻璃等廉价浆材。大量施工团队凭借经验进行注浆，导致注浆效果差、浆液浪费、注浆形式不可控等问题。

三、研究内容及成果

中科建通发挥科研创新和工程实现结合的优势，以北京地铁17号线和13号线为载体，通过文献和现场调研、理论研究、室内实验验证、现场试验验证、技术集成等方法，推进饱和粉细砂地层精准注浆技术的研究与应用，有效解决了饱和粉细砂地层的精准注浆难题，并为现场施工提供理论参考和实践经验。

1、饱和粉细砂砂层注浆机理研究

根据饱和粉细砂土层特性，系统研究适用的注浆加固机理、浆液扩散方式，形成土体参数、浆液参数与工艺参数之间的相互连接，为实现饱和粉细砂地层精准注浆提供理论依据。

图：ESS101硅基溶液型注浆材料试验

2、渗透注浆材料研发

中科建通联合研发出适用于饱和粉细砂土层的ESS101硅基溶液型注浆材料，材料性能与固砂体性能优越，具有可注性好、凝结时间可调、固砂体强度适用等优势。

3、稳压注浆设备改进提升

针对目前注浆设备压力不可控、注浆压力过高造成劈裂难以达到加固止水效果等问题，结合饱和粉细砂土层特性及注浆扩散机理，中科建通科研团队对现有注浆设备进行优选改进，研制出稳压注浆设备。

图：渗透注浆效果

4、饱和粉细砂地层精准注浆成套施工技术研究

中科建通依托于北京市轨道交通17号线与13号线，进场开展现场试验研究，运用新型渗透注浆材料与稳压注浆设备，以注浆机理为指导，研究相应的渗透注浆工艺，并系统研究注浆管的形式、注浆过程、注浆参数，有效检验了技术的应用可行性并持续完善。

四、研究价值

科研创新与工程实践相结合，是中科建通创新驱动高质量发展的关键。科研团队开展的《饱和粉细砂地层精准注浆技术研究与应用》课题研究，填补了行业当前注浆技术研究的一些空白，极具理论研究意义和工程价值。

图：地层改良加固开挖隧道

基于研究成果，中科建通以适用于饱和粉细砂地层渗透注浆材料、设备和施工工艺，以及渗透注浆的系统性施工技术，有效提高了掌子面拱部富水粉细砂层、粉土层及粉质黏土层的土体稳定性能，实现了止水和加固的目的，确保了地铁隧道安全开挖，提高了施工工效；研发的新型注浆材料性能优越、环保无毒，实现了社会效益、经济效益和环境效益的统一。