盾構(gòu)法施工同步注漿施工工藝分析

張恒春 張清遐 牛巧云

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所，河北 邯鄲 056027）

盾構(gòu)法施工同步注漿施工工藝分析

張恒春 張清遐 牛巧云

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所，河北 邯鄲 056027）

本文對盾構(gòu)法施工有關(guān)的注漿參數(shù)、施工工藝以及注漿原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述，依照地面構(gòu)建物情況與地層地質(zhì)選擇惰性漿液或研發(fā)漿液作為注漿材料。同時(shí)，介紹注漿施工過程中需要注意的有關(guān)事項(xiàng)，以期為注漿施工提供借鑒。

同步注漿；盾構(gòu)法；工藝分析

1 同步注漿工藝

1.1 同步注漿技術(shù)參數(shù)

1.1.1 注漿壓力。同步注漿是通過壓力泵注入管片背后的建筑空隙，漿液在自重和壓力作用下注入空隙中，所選用的漿液材料需要具有較高的流動(dòng)性與化學(xué)穩(wěn)定性，使建筑空隙能被充分填充，避免出現(xiàn)墻體塌落問題。同步注漿要求在壓入口的壓力略高于土壓力與靜止水壓之和，在增補(bǔ)過程中不可以在空隙部位造成裂紋。若所設(shè)置的注漿壓力過大，漿液則會(huì)擾動(dòng)管片處土層，引發(fā)后期地層沉降隱患，嚴(yán)重情況下可能會(huì)造成隧道本身沉降，在振動(dòng)程度較小的情況下也可能出現(xiàn)跑漿問題［1］。

1.1.2 注漿量。同步注漿是填充土體與管片圓環(huán)間的建筑間隙和減少后期沉降的主要手段，也是盾構(gòu)推進(jìn)施工中的一道重要工序。同步注漿，選擇具有和易性好、泌水率小，且具有一定強(qiáng)度的漿液進(jìn)行及時(shí)、均勻、足量壓注，確保其建筑空隙得以及時(shí)和足量的充填。

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和本標(biāo)段前期施工實(shí)際數(shù)據(jù)參數(shù)，在粘土、粉砂為主的小滲透系數(shù)地層，土質(zhì)系數(shù)為1.1～1.3；在以砂、礫石為主的大滲透系數(shù)地層，土質(zhì)系數(shù)為1.3～1.5。

在以下幾種情況下，注漿量可以不受上述限制：①在松散地層，注漿壓力很小而注漿流量很大時(shí)，應(yīng)考慮增大注漿量，直到注漿壓力超過控制壓力的下限，此時(shí)的空隙因士體坍塌而比往常要大；②管片下部因地基軟弱導(dǎo)致部分管片下沉錯(cuò)臺時(shí)，可從下部注漿，此時(shí)注漿量不受限制，只受壓力限制；③盾構(gòu)出洞和進(jìn)洞時(shí)，洞口部位有較大的空隙，此時(shí)的注漿量應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要量確定。

1.2 漿液配比與注漿材料

1.2.1 漿液的基本性能。第一，具有良好的流動(dòng)性與穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)遠(yuǎn)距離輸送與盾構(gòu)施工的需求；第二，填充性能良好；第三，能夠盡快體現(xiàn)出早期強(qiáng)度，并且早期強(qiáng)度高于地層強(qiáng)度；第四，在地下水環(huán)境中，漿液自身不可以出現(xiàn)嚴(yán)重的稀釋現(xiàn)象。第五，漿液固結(jié)后泌水率小、體積收縮??；第六，施工管理方便，材料價(jià)格合理，材料來源豐富，與自動(dòng)化施工的有關(guān)要求相一致。

1.2.2 漿液配比和注漿材料。硬性漿液：水泥（鐵嶺鐵新P.O.32.5R硅酸鹽水泥）∶水∶砂（中砂）∶粉煤灰（二級）∶膨脹土∶減水劑=210∶580∶1180∶315∶84∶1.68

惰性漿液：水∶砂（中砂）∶粉煤灰（二級）∶膨脹土= 336∶1344∶378∶42

1.3 注漿流程

1.3.1 施工準(zhǔn)備。在開始施工之前，需要事先將施工材料準(zhǔn)備妥當(dāng)，拌好膨潤土；對注漿泵與攪拌機(jī)進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備能夠正常投入施工。

1.3.2 漿液泵送。盾尾同步注漿系統(tǒng)由控制面板、注漿泵與儲(chǔ)漿罐三部分構(gòu)成。漿罐內(nèi)部設(shè)置有葉片與攪拌軸，能在進(jìn)行注漿的同時(shí)攪拌交流，使?jié){液具有充足的流動(dòng)性，避免出現(xiàn)材料分離問題。額外設(shè)置2臺注漿可以對四個(gè)加注口同時(shí)進(jìn)行注漿。

表1 某市重工立交橋下地面監(jiān)測結(jié)果

2 常見的問題與解決方法

2.1 漏漿問題的處理

盾尾漏漿與掌子面漏漿是兩種常見的漏漿形式。對于盾尾漏漿，可以利用棉紗材料以堵漏的方式進(jìn)行封堵。施工人員需要通過泡沫注入系統(tǒng)，于土體與盾殼部位注入膨潤土，避免出現(xiàn)掌子面中注入大量漿液。

2.2 堵管問題的處理

出現(xiàn)堵管問題時(shí)，需要立即對注漿管進(jìn)行清洗，于該系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)額外的進(jìn)漿管，并連通膨潤土管。在操作過程中，需要暫時(shí)關(guān)閉漿液閘閥，將進(jìn)漿管閘閥打開，將膨潤土充填至注漿管中，完成管路清洗工作。

3 同步注漿對地表沉降的影響

由于盾構(gòu)掘進(jìn)尚處于始發(fā)階段，掘進(jìn)長度不到60m，通過對河北省某市重工立交橋布置的監(jiān)測斷面進(jìn)行分析（見表1）可知，在掘進(jìn)5～20m時(shí)，由于盾尾漏漿，洞門密封漏漿，注漿壓力受限，注漿量在2.0～2.5m3／環(huán)，DK5+ 604、DK5+598.6、DK5+593.6、DK5+590.6初始沉降-2.37～-3.2mm，累計(jì)-8.14～-12.35mm；掘進(jìn)20～40m，盾尾漏漿基本解決，洞口漿液基本凝固，注漿量在3.0～ 3.5m3／環(huán)，DK5+585.6、DK5+580.7、DK5+575.5、累計(jì)-4.0l～-5.47mm；盾構(gòu)掘進(jìn)前方土體有局部隆起現(xiàn)象，但是數(shù)值很小，不會(huì)對地面構(gòu)建物造成危害。隨著實(shí)際注漿量與理論注漿量的接近，地表沉降大大減小，地表趨于穩(wěn)定。

4 施工質(zhì)量安全保證措施

為了保證注漿質(zhì)量，施工人員需要對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行定期清掃與保養(yǎng)，在注漿過程中，需要對盾尾密封效果進(jìn)行嚴(yán)密觀測，避免出現(xiàn)管片與盾構(gòu)機(jī)之間出現(xiàn)大量滲漏的問題。參與注漿施工的有關(guān)人員需要接受嚴(yán)格的職業(yè)技能培訓(xùn)，對相關(guān)作業(yè)流程有一個(gè)全面且深入的了解，。

5 同步注漿施工需要重點(diǎn)注意的有關(guān)問題

①選擇合適的注漿材料。依照材料配比要求，施工人員需要對施工材料進(jìn)行科學(xué)、合理選擇，確保施工材料質(zhì)量與施工需求相一致，對漿液中的砂含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免漿液于管路中出現(xiàn)大量積沉的問題。

②加強(qiáng)監(jiān)督。施工單位需要特派監(jiān)督人員對各項(xiàng)施工操作進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，并為施工人員提供必要的技術(shù)支持，一旦發(fā)現(xiàn)任何形式的安全隱患問題，監(jiān)督人員需要立即對機(jī)械設(shè)備參數(shù)與注漿量進(jìn)行調(diào)整。

③及時(shí)有效地清洗注漿管路，從根本上避免管路堵塞問題，不斷總結(jié)并歸納已往的施工經(jīng)驗(yàn)，對盾構(gòu)同步注漿系統(tǒng)進(jìn)行深層次優(yōu)化。

6 結(jié)語

施工設(shè)計(jì)人員需要合理設(shè)置注漿參數(shù)。根據(jù)初步設(shè)置需求，依照施工現(xiàn)場特點(diǎn)，最大程度上降低各方面的不利影響。在施工設(shè)備操作方面，施工人員一定要嚴(yán)格落實(shí)施工設(shè)計(jì)方案中的有關(guān)要求與各項(xiàng)操作規(guī)范。

［1］張士屹.盾構(gòu)法施工同步注漿施工工藝［J］.西部探礦工程，2009（4）：164-167.

Analysis of Synchronous Grouting Construction Technology in Shield Tunneling

Zhang HengchunZhang QingxiaNiu Qiaoyun
（The 718th Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation，Handan Hebei 056027）

The shield construction related grouting parameters,construction technology and grouting principle in de?tail,in accordance with the ground building and geological selection of inert slurry or R&D as a slurry grouting mate?rial.At the same time,this paper also introduces some matters needing attention in grouting construction.I hope this research can provide reference for grouting construction.

simultaneous grouting；shield method；process analysis

U455.43

A

1003-5168（2017）08-0080-02

2017-07-02

張恒春（1982-），男，碩士，國家一級建筑工程建造師，研究方向：建筑工程。