地鐵盾構(gòu)隧道建設(shè)中的同步注漿施工技術(shù)探析

李 楊

山東建筑大學(xué)交通工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101

由于城市地鐵建設(shè)的復(fù)雜性，盾構(gòu)法施工在世界范圍內(nèi)城市地鐵建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。然而在盾構(gòu)法施工中，由于管片及地層中存在空隙，地表沉降狀況頻發(fā)，從而對(duì)地鐵施工產(chǎn)生威脅，因此盾構(gòu)施工要特別注意同步注漿技術(shù)。因此，文章圍繞同步注漿工藝詳細(xì)探討分析［1］。

1 工程概況

某區(qū)間隧道線路全長(zhǎng)約8.0km。采用土壓平衡盾構(gòu)施工。盾構(gòu)機(jī)外徑6680mm，管片外徑6400mm，厚300mm，環(huán)寬1.5m。隧道頂覆土深度范圍為4.9～20.7m。大部分地下水位位于地鐵結(jié)構(gòu)底板以下，盾構(gòu)施工時(shí)不揭露地下水。其中隧道穿過區(qū)間的巖土種類較多，不均勻，性質(zhì)變化較大；存在黃土、風(fēng)化巖等特殊性巖土；隧道掌子面穿過巖土層多為粘性土、碎石土；局部為強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r，存在明顯的上下軟硬不均問題，隧道圍巖穩(wěn)定性差，易坍塌或掉塊，施工時(shí)需注意。

2 地鐵盾構(gòu)同步注漿技術(shù)原理和作用

2.1 同步注漿技術(shù)的原理

盾構(gòu)施工是暗挖工法的其中一種，是一種集機(jī)械、土木、信息、自動(dòng)化等許多學(xué)科為一體的現(xiàn)代化地下工程施工方法。地鐵隧道施工過程主要有隧道掘進(jìn)、拼裝管片、注漿、盾尾脫出及漿液硬化等重要施工步驟。城市地鐵建設(shè)過程中采用盾構(gòu)施工，既不影響地面正常交通，又能控制地下水滲透、施工噪聲、地表沉降和井口附近的振動(dòng)，隧道深度對(duì)工程造價(jià)沒有影響，地鐵建設(shè)過程中安全性高。

通過分析盾構(gòu)隧道的實(shí)際施工發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)機(jī)刀盤的直徑要比管片襯砌外徑大，當(dāng)施工步驟進(jìn)行到盾尾脫離時(shí)，地層結(jié)構(gòu)與管片之間就會(huì)產(chǎn)生空隙，此時(shí)的地層結(jié)構(gòu)沒有支撐，容易產(chǎn)生位移，造成地表沉降，帶來施工隱患，威脅施工安全。因此，采用壁后同步注漿技術(shù)可以很好地解決這一問題，降低地表沉降保障施工安全。

2.2 同步注漿技術(shù)在盾構(gòu)施工中作用

（1）同步注漿可以減少盾尾空隙，降低或者減輕地表沉，減少地鐵施工對(duì)周圍環(huán)境的影響。

（2）壁后同步注漿可以提高襯砌結(jié)構(gòu)的密閉性降低管片問題。通過同步注漿，可以填補(bǔ)盾尾空隙，從而避免管片上浮，降低管片上浮等問題的發(fā)生率。

（3）同步注漿技術(shù)可以提高結(jié)構(gòu)整體的防水性能，這是由于隧道掘進(jìn)過程中會(huì)穿過地下高壓富水層，所以施工過程中對(duì)防水也提出更高要求，而同步注漿可以提高盾構(gòu)的防水性，保障施工安全。

（4）注漿層可以充當(dāng)管片結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)層，有助于提升隧道結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

3 同步注漿技術(shù)

注漿就是在巖土結(jié)構(gòu)和管片中的空隙中注入一些漿體，注漿流程的控制要依據(jù)隧道變形和地面沉降的有關(guān)指標(biāo)選擇對(duì)應(yīng)的注漿和壓入工藝，這樣的控制要從項(xiàng)目開始直到項(xiàng)目完工為止。

3.1 同步注漿管理

漿體必須具有良好的和易性、防水性和強(qiáng)度要求，施工時(shí)要科學(xué)規(guī)范的注入漿體，漿體的壓力依據(jù)地表沉降數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。施工時(shí)漿體注入和盾構(gòu)掘進(jìn)要同步展開。在盾構(gòu)施工過程中，要設(shè)有專門的人員對(duì)注漿過程管理記錄，注漿量和注漿壓力要根據(jù)施工過程及時(shí)修正。

3.2 同步注漿材料選擇

注漿材料關(guān)系到項(xiàng)目的加固能力和防漏水能力是否能夠符合施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此要選用穩(wěn)定性、流動(dòng)性和強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的材料。常見的注漿材料分為兩種，一種是單液漿，由膠凝物的差異進(jìn)而劃分為惰性漿和硬性漿兩種。另一種是雙液漿，雙液漿具有強(qiáng)度較弱，填充性優(yōu)，費(fèi)用低和不容易發(fā)生堵塞等性能，因此要根據(jù)具體工程選擇適宜的注漿材料。

3.3 注漿流程

首先在建設(shè)過程合理選擇注漿材料，檢查設(shè)備。其次要依據(jù)工程情況開始置辦漿液。之后進(jìn)行漿液運(yùn)輸與儲(chǔ)存。最后在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行漿液泵送環(huán)節(jié)并且隨時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，修正注漿壓力和注漿量。

3.4 一次注漿技術(shù)

一般來說一次注漿就是同步注漿，是在出現(xiàn)空隙的同時(shí)將漿體注入。注入方式分為兩種：從注漿管注入；從管片的空隙注入。第一種將注漿管放在盾構(gòu)外圍，雖然容易導(dǎo)致堵塞，但同步性好。第二種是在管片離開盾尾后進(jìn)行，同步性差。通常穩(wěn)定性好的地層采用第二種注漿方式，但實(shí)際施工時(shí)還要結(jié)合實(shí)際地層地質(zhì)條件、盾構(gòu)直徑和地下水情況來進(jìn)行選擇。

3.5 二次注漿技術(shù)

二次注漿是為了對(duì)一次注漿進(jìn)行補(bǔ)充完善的，主要的目的是：進(jìn)一步降低間隙率；對(duì)漿液收縮而形成的體積變化進(jìn)行填充；填充提高盾構(gòu)外圍地層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。前兩個(gè)原因所用漿體和一次注漿的漿體相同，最后一個(gè)需要選用特殊的化學(xué)漿體。

3.6 注漿量與注漿壓力

要想達(dá)到好的注漿效果就要對(duì)注漿量和注漿壓力精確控制?？刂谱{壓力是要在確保壓力合理的情況下，修正注漿量；控制注漿量是要在注漿量達(dá)到要求之后調(diào)整壓力。施工過程中常采取以下兩種手段：注漿量受地表滲透、掘進(jìn)線路和漿液類別等的影響很大，具體注漿量很難準(zhǔn)確得到；確定注漿壓力時(shí)，要依據(jù)地質(zhì)地層的土壓力、水壓力、漿體特性、管片特性等因素綜合判斷，施工人員一根據(jù)過往施工經(jīng)驗(yàn)控制注漿壓在100～300kN/m2，空隙水壓在200kN/m2左右。但為了確保施工質(zhì)量，還要依據(jù)實(shí)際的工程狀況，通過多次實(shí)驗(yàn)確定最優(yōu)指標(biāo)。

4 結(jié)論

綜上所述，地鐵盾構(gòu)施工關(guān)鍵是注漿技術(shù)，它既可控制地表變形，又可以提高隧道整體穩(wěn)定性與防水性。因此要結(jié)合工程實(shí)際，選擇合適注漿材料和注漿方式，調(diào)整注漿壓力和注漿量的大小，提高施工質(zhì)量，保障工程安全。