盾構(gòu)隧道同步注漿施工中存在的問(wèn)題及對(duì)策

尚 興

(大同煤礦集團(tuán)，山西 大同 037003)

1 概述

近年來(lái)，城市人口急劇增長(zhǎng)以及城市用地日趨緊張，這都對(duì)城市交通提出了越來(lái)越高的要求，交通擁堵、噪聲污染等問(wèn)題也逐漸影響著人們的生活環(huán)境，因此各個(gè)城市開(kāi)始大力發(fā)展地下交通工程。在城市地鐵的建設(shè)發(fā)展中，盾構(gòu)法因其具有的機(jī)械化程度高、施工速度快、對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)逐步成為主要的施工方法[1]。雖然盾構(gòu)法在這些年的施工實(shí)踐中已形成了一套較為完善的技術(shù)體系，但是依然存在一些施工工藝中的問(wèn)題而引起地層產(chǎn)生較大位移，影響周圍地下管線及構(gòu)筑物等問(wèn)題[2]。盾構(gòu)法施工過(guò)程中，隨著盾構(gòu)機(jī)的每一步推進(jìn)，預(yù)制好的襯砌會(huì)在盾構(gòu)機(jī)內(nèi)完成拼裝，從盾尾脫出，由于盾構(gòu)機(jī)外殼厚度的影響，會(huì)形成盾尾間隙[3]。其存在會(huì)使周圍土體處于無(wú)支護(hù)狀態(tài)，進(jìn)而造成較大的地面沉降，影響地表穩(wěn)定性以及周圍地下管線及構(gòu)筑物的安全。

盾構(gòu)隧道同步注漿是解決盾尾空隙這一問(wèn)題的重要的解決方法，同步注漿的原理就是通過(guò)襯砌環(huán)上預(yù)留的注漿孔向盾尾空隙內(nèi)注入具有適當(dāng)?shù)脑缙谝约白罱K強(qiáng)度的材料，并根據(jù)預(yù)定的方法，保持一定的注漿壓力和注漿量，以彌補(bǔ)隧道開(kāi)挖造成的土體損失[4]。從理論上來(lái)說(shuō)，這樣對(duì)周圍土體造成的擾動(dòng)最小，但是在實(shí)際施工過(guò)程中，往往由于周圍地層或巖層條件較為復(fù)雜，以及施工工藝等問(wèn)題造成注漿壓力或者分布模式不理想，從而導(dǎo)致注漿不良，進(jìn)而引發(fā)一些其他問(wèn)題，影響施工效果，嚴(yán)重甚至影響地表及周圍地下管線和構(gòu)筑物的安全。

2 同步注漿施工過(guò)程中存在的問(wèn)題及原因

1)由于注漿漿液材料配比不合理或者材料本身問(wèn)題導(dǎo)致在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的過(guò)程中注漿效果不理想，進(jìn)而導(dǎo)致地表發(fā)生較大沉降量，影響地表建筑及地下管線、構(gòu)筑物的安全。產(chǎn)生這一問(wèn)題可能是注漿漿液的配合比不合理，導(dǎo)致漿液的力學(xué)性能不符合注漿施工工藝以及周圍地層條件的適應(yīng)性要求，同時(shí)導(dǎo)致注漿漿液不符合施工要求也有可能是原材料質(zhì)量不合格的原因，或在運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題，比如在運(yùn)輸過(guò)程中漿液已經(jīng)發(fā)生離析、沉淀的現(xiàn)象等原因，以影響注漿漿液的拌和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和配合比產(chǎn)生一定的誤差，最終導(dǎo)致成型漿液不符合要求。

2)隧道上方地層沿隧道開(kāi)挖縱軸線方向產(chǎn)生過(guò)大沉降，引起地面產(chǎn)生大范圍區(qū)域性沉降變形，影響地面的建筑物安全和道路的正常使用。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能有：盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)行施工時(shí)，未按設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行同步注漿，即注漿不及時(shí)或者注漿量不足等原因?qū)е伦{效果不理想，造成沉降；在注漿過(guò)程中，如果注漿壓力過(guò)大，注漿漿液可能會(huì)滲透周圍土層，甚至產(chǎn)生地面冒漿等不良現(xiàn)象，由此造成注漿量不足，導(dǎo)致地面產(chǎn)生較大沉降；當(dāng)漿液凝固后，如果注漿層的強(qiáng)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則無(wú)法彌補(bǔ)土體的卸荷，造成地表過(guò)量沉降；同時(shí)，在注漿過(guò)程中，由于工藝精度等問(wèn)題造成的注漿壓力不均勻、不連續(xù)，導(dǎo)致區(qū)域性注漿不合理甚至對(duì)周圍地層造成擾動(dòng)而導(dǎo)致沉降量過(guò)大。

3)選取單液注漿方案，在進(jìn)行同步注漿施工時(shí)，注漿管堵塞，發(fā)生注漿量不足，無(wú)法進(jìn)行有效注漿，甚至發(fā)生注漿管爆裂的現(xiàn)象，迫使施工暫停，影響工程進(jìn)度以及已開(kāi)挖面的注漿效果。產(chǎn)生這一問(wèn)題的原因有：在施工過(guò)程中，由場(chǎng)外原因?qū)е率┕ね?，未及時(shí)清理注漿管中的殘留漿液而導(dǎo)致這部分漿液凝固硬化，造成管道堵塞，無(wú)法重新使用；在漿液配比中，未仔細(xì)考慮含沙量，造成含沙量過(guò)大而隨著注漿逐漸沉淀在注漿管中，引起擁堵；同步注漿管的三通部位在注漿過(guò)程中有部分漿液殘留，凝固后導(dǎo)致漿液管擁堵。

4)選取雙液注漿方案，在進(jìn)行同步注漿施工時(shí)，注漿管堵塞，發(fā)生注漿量不足，無(wú)法進(jìn)行有效注漿，甚至發(fā)生注漿管爆裂的現(xiàn)象，迫使施工暫停，影響工程進(jìn)度以及已開(kāi)挖面的注漿效果。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有：施工過(guò)程中，注漿管清洗不及時(shí)，殘留漿液凝固后造成堵塞，影響施工進(jìn)度及注漿效果；注漿的兩種漿液的注漿泵壓力不匹配，導(dǎo)致壓力較高的那部分漿液注入到壓力較低的漿液中，導(dǎo)致注漿管內(nèi)發(fā)生漿液凝固，從而造成堵塞；當(dāng)注漿漿液管中有支管時(shí)，因清洗較麻煩而導(dǎo)致清洗不仔細(xì)，殘留漿液清洗不完全而導(dǎo)致漿液凝固堵塞管路。

3 同步注漿施工過(guò)程中問(wèn)題的對(duì)策

3.1 注漿漿液材料、配比問(wèn)題對(duì)策

在注漿漿液的配制過(guò)程中，應(yīng)該綜合考慮盾構(gòu)機(jī)的形式、注漿的形式、周圍地層條件等因素，根據(jù)安全控制標(biāo)準(zhǔn)以及符合經(jīng)濟(jì)效益最大化等進(jìn)行漿液的材料配合比設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)按照設(shè)計(jì)方案對(duì)漿液配比進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，達(dá)到施工所需的性能后方可使用；此外，在漿液計(jì)量器具的設(shè)計(jì)方面，首先應(yīng)該考慮的是計(jì)量的精確性，在保證精確性滿足合理要求的情況下，可以設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單的計(jì)量器材，同時(shí)，對(duì)這些計(jì)量器材進(jìn)行定期的維護(hù)檢查，保證其使用壽命，每次使用前都應(yīng)檢查校準(zhǔn)計(jì)量器準(zhǔn)度，如果準(zhǔn)度出現(xiàn)誤差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)；在漿液材料方面，應(yīng)從采購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等方面保證原材料的質(zhì)量，并定期對(duì)材料進(jìn)行抽檢，以確保其質(zhì)量；由于漿液在攪拌機(jī)中經(jīng)常會(huì)有材料，或由于周圍環(huán)境的改變等原因，應(yīng)經(jīng)常對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行維修保養(yǎng)和漿液殘留清洗，以保證每一次的攪拌都能夠不破壞現(xiàn)有漿液的材料配合比，保證材料的穩(wěn)定性；在選擇注意漿液的輸送方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)漿液具體的狀態(tài)來(lái)選擇合適的漿液輸送方式，在選擇用管路進(jìn)行漿液輸送時(shí)，應(yīng)該綜合考慮管道的長(zhǎng)度和直徑，在選擇用攪拌車進(jìn)行輸送時(shí)，應(yīng)綜合考慮攪拌時(shí)間和攪拌車的性能，以確保漿液的穩(wěn)定性；在漿液配制完成后，以及漿液在運(yùn)輸完成后，應(yīng)對(duì)漿液進(jìn)行性能檢測(cè)，以確保施工的順利進(jìn)行。

當(dāng)在配制或者運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)漿液質(zhì)量不合格時(shí)，應(yīng)對(duì)漿液進(jìn)行重新配制，不能繼續(xù)使用質(zhì)量不符合施工要求的漿液，如果在實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)漿液配合比與現(xiàn)場(chǎng)條件不相符的情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)整漿液配合比，如果運(yùn)輸設(shè)備或者注漿設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)更換或維修，以保證漿液的質(zhì)量。

3.2 隧道開(kāi)挖縱軸線方向地表變形過(guò)大

在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)以往相似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮地層條件對(duì)注漿壓力和注漿量進(jìn)行設(shè)計(jì)，在施工時(shí)也應(yīng)注意注漿的同步性，以確保注漿達(dá)到預(yù)期的效果；在進(jìn)行注漿時(shí)，應(yīng)保證注漿的均勻性，同時(shí)還應(yīng)考慮盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度，應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的施工速度合理設(shè)置注漿速度，保持其適應(yīng)性；在注漿過(guò)程中，由于施工擾動(dòng)較大，所以應(yīng)特別注意注漿壓注的強(qiáng)度，保證注漿強(qiáng)度的合理性；在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)同時(shí)、均勻、經(jīng)常性的壓注盾尾密封油脂，以保證盾尾鋼絲刷的使用功能。

在注漿過(guò)程中，應(yīng)注意監(jiān)測(cè)地表沉降變形量值，根據(jù)沉降的大小變形規(guī)律及時(shí)調(diào)整注漿量、注漿大小和注漿部位，如果出現(xiàn)沉降量較大的部位，可以采用補(bǔ)壓強(qiáng)的措施來(lái)彌補(bǔ)；施工過(guò)程中還應(yīng)注意檢查盾尾的情況，對(duì)于損壞的盾尾應(yīng)及時(shí)維修或者更換，或者采用盾尾內(nèi)墊海綿的方法來(lái)進(jìn)行堵漏，如果是注漿口離盾尾太近而引起的盾尾漏漿，可采用從襯砌環(huán)上進(jìn)行壁后注漿的方法，減少漿液滲漏。

3.3 單、雙液注漿漿管堵塞問(wèn)題的對(duì)策

在盾構(gòu)機(jī)暫停掘進(jìn)的時(shí)候或者停工期間，應(yīng)及時(shí)對(duì)注漿管進(jìn)行清理疏通，可使用漿液打循環(huán)回路，以此來(lái)避免注漿管中漿液殘留凝固引起注漿管堵塞；漿液拌和的過(guò)程中除了要注意配合比的合理性，還需要注意攪拌的充分性；定時(shí)清理漿管，清理后的第一個(gè)循環(huán)用膨潤(rùn)土泥漿壓注，使注漿管路的管壁潤(rùn)滑良好；此外，在清洗注漿管的過(guò)程中，還應(yīng)注意將橡膠清洗球去除，否則更容易造成注漿管的堵塞；注意調(diào)整注漿泵的壓力，對(duì)于已發(fā)生泄漏，壓力不足的泵及時(shí)更換，保證兩種漿液壓力和流量的平衡；對(duì)于管路中存在分叉的部分，清洗球清洗不到，應(yīng)經(jīng)常性用人工對(duì)此部位進(jìn)行清洗。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著城市地下交通的快速發(fā)展，越來(lái)越多的地鐵線路開(kāi)始建設(shè)，同時(shí)帶來(lái)的是不同地層條件及周圍環(huán)境所引起的施工問(wèn)題，尤其是在盾構(gòu)法施工過(guò)程中壁后注漿中存在的問(wèn)題，它直接影響到地表沉降變形，進(jìn)而影響到周圍建筑物的安全。盾構(gòu)隧道施工同步注漿的問(wèn)題較為多樣，主要包括漿液配合比或材料本身的問(wèn)題、由于注漿壓力或注漿量不合適引起的地表沉降變形過(guò)大以及單、雙液注漿管堵塞甚至爆裂等問(wèn)題。對(duì)于這些問(wèn)題，應(yīng)從注漿材料的采購(gòu)、運(yùn)輸、配制過(guò)程出發(fā)，保證漿液配制的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)在注漿施工過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮盾構(gòu)機(jī)的施工速度、周圍地層的變形情況等條件，及時(shí)調(diào)整注漿壓力和注漿量，定期檢查施工設(shè)備，以確保同步注漿達(dá)到理想效果，保證施工的順利進(jìn)行。