注漿技術(shù)在地鐵土建工程中的應(yīng)用

宋 鵬 浙江華東測繪與工程安全技術(shù)有限公司工程師

在我國城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)的今天，城市用地日益緊張，地上開發(fā)矛盾頻發(fā)，人們開始將注意力轉(zhuǎn)移到對地下空間的開發(fā)，尤其是引入其他發(fā)達(dá)國家的技術(shù)后，我國走上了自主創(chuàng)新之路，快速推動了地鐵建設(shè)工程的發(fā)展。但是我國地域遼闊，不同地區(qū)之間的地質(zhì)水文條件相差極大。平原地區(qū)可能一年就能修完地鐵，但一些地質(zhì)條件特殊的地區(qū)，地鐵施工往往動輒數(shù)年，這就對地鐵施工的質(zhì)量提出了更高的要求。

注漿技術(shù)是當(dāng)前土建工程中較為常見的一種施工技術(shù)，由于其具有便捷、有效的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于加強(qiáng)房屋、地鐵土建施工質(zhì)量的工程中。但是由于過去技術(shù)發(fā)展的限制，該項(xiàng)技術(shù)存在不少問題，對于工程本身造成了一定的影響[1]。

而在其他技術(shù)快速更新和完善的基礎(chǔ)上，注漿技術(shù)逐漸解決了原有問題，在結(jié)合高分子化合物材料和計算機(jī)自動操作技術(shù)的情況下，能夠穩(wěn)定、安全地運(yùn)用注漿技術(shù)[2]。新型注漿技術(shù)的完善和使用有效保證了地鐵土建施工的質(zhì)量以及工程的穩(wěn)定性，最大限度地避免了安全事故的發(fā)生，是當(dāng)今地鐵建設(shè)施工中最為常見的技術(shù)應(yīng)用。

1 注漿技術(shù)應(yīng)用于地鐵土建的重要意義

注漿技術(shù)是利用押送設(shè)備將攪拌好的漿液注入施工工程中，讓這些漿液在土建工程中充分地擴(kuò)散，最終讓地層變得更加堅固。這也是為了提高地層的荷載力和緊密程度，防止在施工過程中出現(xiàn)地陷、裂縫以及沉降等問題。當(dāng)前地鐵運(yùn)營強(qiáng)調(diào)人性化服務(wù)，為了滿足消費(fèi)者多樣性的功能需求，在地鐵設(shè)計中多種類型的工程結(jié)構(gòu)[3]。

同時，由于地鐵施工埋藏深度較淺，在地鐵施工中可能會面臨不同地層中復(fù)雜的地質(zhì)條件。近年來，地鐵已成為大中型城市發(fā)展交通的首要選擇，為城市的發(fā)展帶來了極大的便利。此外，地鐵施工過程中需要考慮路線設(shè)計問題，必須為城市大多數(shù)人服務(wù)，所以通過的區(qū)域往往都是城市的核心區(qū)域。這部分區(qū)域的環(huán)境比較復(fù)雜，可能會同時面臨地上和地層多種復(fù)雜情況，所以在施工中需要利用注漿技術(shù)來保障地層的穩(wěn)定性。

2 注漿技術(shù)的原理

注漿技術(shù)從原理上進(jìn)行分析，就是在地基含水層中注入特定的漿液，完成結(jié)構(gòu)填充，利用擠壓的方式來確保地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。當(dāng)漿液逐漸固化穩(wěn)定后再讓其將縫隙堵塞，從而避免外部泥沙進(jìn)入，這樣能夠最大限度地確保地基的穩(wěn)固并且防止?jié)B漏[4]。注漿技術(shù)使用的材料主要以化學(xué)物質(zhì)和含有顆粒材料的泥漿為主，多是水泥，這樣的材料在注漿后能夠快速固化，且荷載力強(qiáng)。該技術(shù)主要以水泥注漿法、高分析化學(xué)注漿法和堿液法為主，而且還有不同的注射方法，靜壓和高壓噴射注漿都可以，在工程施工中常用于地基加固、防滲漏等。

3 我國常見的注漿技術(shù)方法

在實(shí)際操作過程中，常用的注漿技術(shù)方法主要包括以下幾種，都是適用范圍較廣的方法。

3.1 滲透注漿法

在具體操作過程中需要從基層深處開始操作，最好通過逆行深的方式完成注漿[5]。滲透注漿的方式較為簡單，采取壓力助推的方式讓漿液在整個地基中滲透，盡管可以讓砂礫層裂縫快速吸漿，使?jié){液迅速地擴(kuò)散到整個地基層中，但往往會因?yàn)閴毫Φ淖兓l(fā)其他安全事故。

3.2 高壓噴射注漿工藝

這種注漿方法以化學(xué)注漿法為基礎(chǔ)，是常見的施工技術(shù)，原理類似于高壓水射切割技術(shù)，在其技術(shù)原理上進(jìn)行了創(chuàng)新。在具體操作中，需要先安裝所需的機(jī)械設(shè)備，然后按照施工的實(shí)際要求進(jìn)行作業(yè)，通過一定額度的壓力讓漿液和土層可以在強(qiáng)大的壓力下聯(lián)合在一起。

3.3 劈裂注漿法

在注入漿液的過程中，管道出口噴出的漿液在壓力的持續(xù)擠壓下會對周圍土層造成剪切裂縫的效果。這時漿液就會沿著土層裂縫，在土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差的位置進(jìn)入，向強(qiáng)度較高的位置不斷延伸，從而加強(qiáng)土層中的基礎(chǔ)工程強(qiáng)度。

4 地鐵盾構(gòu)隧道掘進(jìn)中注漿技術(shù)的使用情況

4.1 工程概況

該項(xiàng)目為廣州市某地區(qū)的隧道區(qū)間工程，這條線路從西向東沿軸線穿越渾河沖洪積扇。施工現(xiàn)場的水質(zhì)情況較為復(fù)雜，表層第四系地層廣泛發(fā)育，沉積效果較為明顯，層土累計較厚。地層情況顯示為從東向西呈現(xiàn)出顆粒慢慢變粗、黏性土層變薄的情況，結(jié)合地質(zhì)水文情況，選擇合適的漿液種類完成施工。

4.2 注漿技術(shù)

技術(shù)參數(shù)根據(jù)實(shí)地考察結(jié)果選擇0.2～0.4 MPa，注漿量按照施工經(jīng)驗(yàn)和工程前期施工數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，確定實(shí)際注漿量為黏性地層達(dá)到3.3～3.9 m3每環(huán)，砂、礫石地層確定為3.9～4.5 m3每環(huán)，如果是松散地層，要根據(jù)盾構(gòu)進(jìn)出洞情況，結(jié)合施工要求進(jìn)行合理調(diào)整。同時，注漿速度應(yīng)當(dāng)和掘進(jìn)速度相匹配，避免出現(xiàn)速度差太多的情況下，造成漿液逸出。注漿結(jié)束應(yīng)當(dāng)參照以下標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計壓力和注漿量理論上90%時，以及注漿效果達(dá)到設(shè)計要求時，倘若在進(jìn)行超聲波檢測后，發(fā)現(xiàn)拱頂部分還有余留空間，就需要繼續(xù)補(bǔ)充漿液，在上述條件都滿足后就可以停止注漿，避免漿液過多。針對如何調(diào)配注漿材料以及漿液配比，應(yīng)當(dāng)按照盾構(gòu)區(qū)間的地質(zhì)條件以及盾構(gòu)機(jī)械形式等具體情況進(jìn)行考量，通常來說是按照硬性漿液、水泥、水砂粉煤灰、膨潤土、減水劑等順序，按照210∶580∶1180∶315∶84的比例配比。

對于注漿流程，要做好施工準(zhǔn)備工作，需要施工人員提前按照施工要求準(zhǔn)備好注漿材料，確定機(jī)械設(shè)備都能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，管路無問題，壓力顯示系統(tǒng)正常。然后進(jìn)行漿液拌制，設(shè)置專門的漿液攪拌站，控制其攪拌能力不小于15 m3/h的數(shù)量，及時進(jìn)行人工配料以確保機(jī)械生產(chǎn)效率達(dá)標(biāo)。在漿液拌制完成后，通過漿液運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)區(qū)間，然后把砂漿泵送到盾構(gòu)儲漿罐中進(jìn)行攪拌，確保不影響后續(xù)工序的操作。運(yùn)輸車和儲漿罐都需要定期清洗，以確保能夠正常使用，盾尾注漿系統(tǒng)中有儲漿罐、注漿泵以及控制面板，這樣的注漿系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)2臺注漿泵同時對4個加注口注漿的操作，然后由人工在盾構(gòu)機(jī)控制室中操控系統(tǒng)，設(shè)置盾尾注漿的最大或最小的壓力，從而保證在一定時間內(nèi)的注漿量，保證作業(yè)的穩(wěn)定性。

此外，在注漿工作中還有一些需要相關(guān)人員額外關(guān)注的事項(xiàng)。例如，要嚴(yán)格把控制漿材料的質(zhì)量，因?yàn)樽{材料本身關(guān)系到注漿結(jié)束后工程的質(zhì)量情況，所以在注漿過程中應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員定期查看儲料罐中的砂漿是否存在異常情況，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題應(yīng)當(dāng)及時更換。同時，應(yīng)當(dāng)及時查看注管片的變形情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管片出現(xiàn)問題，例如破損、上浮等情況，應(yīng)馬上停止注漿，避免漿液反灌造成質(zhì)量事故。

在注漿過程中應(yīng)當(dāng)由專人做好注漿記錄，包括注漿時間、注漿量等參數(shù)，這樣才能對不同時段的參數(shù)進(jìn)行對比，如果發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常，就可以采取合適的方法解決。要做好安全保障措施，施工前對注漿施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，同時由設(shè)計人員和技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底工作，及時溝通交流，確保施工人員能全面掌握設(shè)計方案上的內(nèi)容，避免出現(xiàn)意外情況。

4.3 注漿技術(shù)在地鐵土建工程中的運(yùn)用

注漿技術(shù)對于地鐵土建工程最大的意義就在于有效地改良了地層性質(zhì)。從實(shí)際檢驗(yàn)情況來看，注漿技術(shù)在施工前，需要由相關(guān)技術(shù)人員對土建工程完成合理的規(guī)劃，掌握地質(zhì)水文情況，選擇合理的注漿技術(shù)及適當(dāng)?shù)淖{材料，從而達(dá)到地基結(jié)構(gòu)堅固、夯實(shí)的效果。然后由專業(yè)的技術(shù)人員對地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)展開勘察，了解土質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)，為后續(xù)的施工提供重要的參考參數(shù)。再利用臭氧化驗(yàn)和測試的方法確定地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)是否稀松，如果土質(zhì)稀松就需要選擇注漿技術(shù)來改變其土層結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)語

綜上所述，新型注漿技術(shù)的完善和使用有效保證了地鐵土建施工的質(zhì)量以及工程的穩(wěn)定性，最大限度地避免了安全事故的發(fā)生，是當(dāng)今地鐵建設(shè)施工中最為常見的技術(shù)應(yīng)用。新型注漿法可以有效地改變土層結(jié)構(gòu)性質(zhì)，加強(qiáng)土層緊固性和荷載程度，同時使用起來也較為簡單，操作比較靈活所需的成本也不高。

本文主要針對注漿法中的一種展開討論，其他的注漿方法大同小異，可能需要其他一些帶有特點(diǎn)的機(jī)械設(shè)備或技術(shù)手段才能完成，需要施工企業(yè)特別注意，在充分了解了地質(zhì)水文情況以后在選擇合適的技術(shù)手段完成施工。