一、任务来源
黄河大道快速路是济南市规划的“三环两廊十二射”高快速骨架路网的重要组成部分，是黄河北岸重要的交通走廊。黄河大道一期工程北起崔寨北组团孙耿北路，南至大桥组团G104(鹊华东路),桩号范围K0+140~K16+350,全长约16.21km。邢家渡引黄干渠南侧出入口以北道路等级为城市快速路，长约10.94km;邢家渡引黄干渠南侧出入口以南道路等级为城市主干路，长约5.27km。
快速路主路以地道为主，共设置崔寨北地道、会展中心地道和体育中心地道3座地道，长度分别约为3.8km、2.3km、2.2km;局部设置地面快速路形式过渡，长约2.64km。会展中心地道起始于青银高速以南,终点位于崔寨镇解营路以北,里程桩号YK5+448-YK7+788为城市快速路,地下隧道宽度40-92m.基坑深约0~13.5m,局部泵房深度最深16.5m,采用明挖法施工。支护结构部分采用放坡和桩锚两种形式相结合支护形式,局部采用双排桩+锚索进行基坑设计。
在会展中心地道施工过程中，在施工泉域附近时出现涌水涌砂情况。采用高压旋喷注射水泥水玻璃双液浆进行封堵，但因水压较大，注射的水泥水玻璃双液浆迅速被冲出，无法对管涌点形成有效封堵。基坑经以上措施处理后，在进行一段开挖时，挖深至4m左右处，坑底出现多处涌水点，且出水量较大。
针对上述问题，我单位提出在既有基坑支护设计的前提下，在泉域地质附近施工时，采用可控速凝材料双重高压分段注浆满堂加固形式组合施工，并根据坑底土层情况调整注浆工艺（前进式、定域注浆），提高坑底土层的隔水能力，封闭涌水通道及裂隙。经企业技术中心专家论证，确定研发课题为：泉域地质可控速凝双重高压分段注浆满堂加固多组合基坑支护技术研究与应用。
二、应用领域
本项目技术成果属于地下施工工程领域，适用于泉域地质等富水性强的地下工程施工。
三、性能指标
1.注浆作业时所用双液配比为w:c=1:1（质量比），水泥浆:水玻璃=1:1~3:1（体积比）。注浆前都要进行双液浆胶凝试验，以准确掌握水泥-水玻璃浆液的凝固时间和固结体强度，从而保证注浆加固质量，注浆浆液配比可根据现场具体情况进行调整。
2.可控速凝材料的结石率随水灰比增大而减少，随Vc：Va的增大而增大，且3小时结石率基本在75%以上；水灰比1：1，Vc：Va=2：1和Vc：Va=3：1配比在材料初凝后半小时内基本可持续泵送，满足可泵性需求；水灰比1：1，Vc：Va=5：1的材料配比终凝时间为28min，注浆材料强度增长较快，材料塑性变形能力大大降低，泵送性能有所降低。
四、国内外同类技术对比
本施工技术对于泉域地质承压水的基坑内注浆止水施工采用双重高压分段注浆注入可控速凝注浆材料，该施工具有初终凝时间可调、扩散控制性好、动水抗分散强、早期强度高、环保无毒等优点。“模袋+前进式分段”工艺、梯度控制注浆工艺、深部定域控制注浆工艺、精细化控制性注浆工艺，相较于一般高压旋喷注射水泥水玻璃双液浆进行封堵，更能对不同地质条件情况做出针对性处理，达到更好效果。
五、成果创新性和先进性
针对泉域地质涌水点分散且连通性复杂、涌水量大且动水封堵难的特点，应用一系列施工工艺和施工材料：
1.注浆点的设置
支护桩外先布设Ⅰ序孔，根据Ⅰ序注浆情况，内插布设Ⅱ序孔。
基坑内部为注浆止水核心区域，依据注浆施工设计理念，在基坑内部梅花布置注浆孔，钻孔布设和施工分两序次，实现浅部地层劈裂挤密封底，封堵涌水通道及裂隙，提高坑底土层隔水能力。
依据基坑外部以及内部注浆止水加固情况，动态补充钻孔。
2.注浆材料选型及配比
当在进行渗水通道连通测试或前期疏通钻孔时，水泥单液浆水灰比可选用2:1；当进行初始注浆或单双液交替注浆时，因采用纯压式灌浆，水灰比可自始至终采用1:1。水泥-水玻璃浆液（C-S浆液）材料以水泥浆液和水玻璃为主剂，两者按一定比例采用双液注浆方式注入。使用时根据注浆要求，用一定体积某种水灰比的水泥浆与一定体积某波美度的水玻璃浆液混合。可控速凝注浆材料为根据现场注浆情况准确调节水泥浆液-水玻璃浆液性能，将水泥浆液与水玻璃浆液按照一定的比例配置并现场测试其胶凝时间。
3.注浆工艺
“模袋+前进式分段”工艺：钻孔设置孔口管，配合使用“模袋工艺”，该工艺不仅可以封固孔口管，而且可以挤密周边土层，起到止浆加固的作用。当采用一次性成孔注浆时（注浆段较长），成孔过程中极易发生塌孔卡钻问题，同时浆液扩散加固区极不均匀。为提高整体加固效果，可对深部目标岩土层采用前进式分段注浆工艺，即由浅入深，逐段加固，逐层推进。
梯度控制注浆工艺：注浆压力、注浆速率是控制浆液运移扩散的关键因素。通过合理调整注浆压力和注浆速率，提出了梯度控制注浆工艺，可使浆液在软弱介质内实现控制性扩散。
深部定域控制注浆工艺：深部定域控制注浆工艺结合注浆材料粘度变化特点，针对本项目不同深度段的治理要求，通过定域输浆管可实现浆液在可控初凝时间内进入深部注浆薄弱区后，黏度增长并将稳定在某一特定黏度值保持较长时间，此时浆液为膏状黏塑性流体，具备较强的流动扩散性。定域控制注浆工艺可以控制深部注浆浆液扩散范围及浆液凝胶时间，达到较好的扩散加固效果。
精细化控制性注浆工艺：通过对新型速凝注浆材料的配比调节，控制浆液的凝胶固化时间，进而达到控制浆液扩散状态的目的。当需要延长浆液扩散范围，提升注浆加固圈厚度时，可延长浆液凝胶时间。因此，需选择合理的凝胶时间，并在注浆过程中逐渐调整。注浆前期选择较长的胶凝配比，当注浆压力稳定后，按照该凝胶时间一定比例划分若干注浆阶段（按照注浆设备性能），梯度降低凝胶时间利于岩体的充分强化。
六、推广应用的范围、条件和前提以及存在的问题和改进意见
本项目技术成果适用于泉域地质等富水性强的地下工程注浆止水加固施工。
由于社会需求问题，泉域地质等富水性强的区域的新建工程不免面临涌水涌砂的情况发生，这就对新建工程修建过程中处理该类问题的技术措施、施工进度措施、安全措施等要求较高，施工过程中保证施工质量施工工期，有效解决涌水涌砂管涌等因富水引起的地质问题，保护水源河流干净无污染，从而有效提高施工效率和工程质量、确保已建交通的不间断运行、降低工程成本。
本项目技术受速凝注浆材料的影响，施工周期长，在未来的研究中，将改善材料配比，进一步提高注浆材料凝结速率，达到缩短工期，节约成本的目的。

富水性强的区域地下工程施工时受到地下水资源的影响，往往开挖困难。传统高压旋喷止水桩止水加固方法受地质条件和水流大小的影响，往往不能很好的解决综合管廊槽底涌水、涌沙等问题。
本项目技术成果适用于泉域地质等富水性强的地下工程注浆止水加固施工。由于社会需求问题，泉域地质等富水性强的区域的新建工程中受地下水资源的影响，开挖过程中不免面临涌水涌砂的情况发生，此类为题处理不当，轻则影响基坑底部的承载能力，重则造成路面下沉，影响附近建筑、地铁等大型工程的安全，这就对新建工程修建过程中处理该类问题的技术措施、施工进度措施、安全措施等要求较高，本研究提供了新型的可控注浆止水的施工方法，包括采用新型速凝注浆材料的配比调节，采用“模袋+前进式分段”工艺、梯度控制注浆工艺、深部定域控制注浆工艺、精细化控制性注浆工艺等，封堵加固弱承压含水层，降低弱承压水的渗流量及压力水头，确保坑底开挖过程的安全与稳定。保证了工程范围内的地质水系稳定，同时解决了治理过程中地下水源污染问题。为今后泉域地质等富水性强的工程施工指明了方向，有效的提高了施工效率和工程质量、确保了保护性水源不被污染、降低了工程成本。
该方法能够有效解决地下工程施工过程中深基坑出现大量涌水、涌沙、地基承载能力不足等问题。保证施工过程中的施工质量施工工期，有效解决涌水涌砂管涌等因富水引起的地质问题，并且能够保护水源河流干净无污染，从而进一步提高施工效率和工程质量、最大限度降低施工过程中对周边环境、建筑物、居民的影响，进一步降低工程成本。
该方法有着独特的优势，其应用前景广阔，特别是针对一些地下水资源丰富的地区，能够加快工程进度，进一步缩小成本。另外定域注浆工艺能够保证地下水资源体系不被破坏，值得进一步进行推广应用
但进一步分析后可知，本项目技术受速凝注浆材料的影响，材料的通用性欠缺，针对不同的地质条件材料的适用性不足，并且施工周期也会受材料配比的影响，在未来的研究中，将改善材料配比，进一步提高注浆材料凝结速率，达到缩短工期，节约成本的目的。