同步注漿施工技術(shù)在地鐵盾構(gòu)隧道掘進(jìn)中的應(yīng)用

中鐵十五局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司，廣東 廣州 510080

盾構(gòu)隧道掘進(jìn)施工法作為一種常用于城市地鐵建設(shè)的重要方法，在施工過(guò)程中起到了加快施工速度、加強(qiáng)安全保障的作用，因而得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合廣州地鐵18號(hào)線隧道建設(shè)工程施工的過(guò)程分析可知，其所采用的盾構(gòu)施工法在實(shí)施過(guò)程中由于不規(guī)范的施工行為，可能存在著影響周圍巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和隧道安全性的隱患問(wèn)題，文章針對(duì)以上問(wèn)題闡釋了具體的應(yīng)對(duì)策略。

1 工程概況

廣州地鐵18號(hào)線隧道建設(shè)工程項(xiàng)目全長(zhǎng)61.3km，從南沙萬(wàn)頃沙樞紐至天河廣州東站之間共設(shè)置9個(gè)地鐵站，其中有8個(gè)換乘站，每2個(gè)地鐵站之間的平均距離為7.6km。整個(gè)地鐵建設(shè)施工任務(wù)主要為地下線路施工和地鐵隧道掘進(jìn)施工，各分部之間協(xié)調(diào)配合完成本職施工任務(wù)，其中二分部二工區(qū)主要負(fù)責(zé)對(duì)南沙區(qū)萬(wàn)頃沙鎮(zhèn)、橫瀝鎮(zhèn)和大崗鎮(zhèn)之間的地鐵隧道線路進(jìn)行掘進(jìn)施工，工程任務(wù)中主要包含了3個(gè)盾構(gòu)區(qū)間，工程總造價(jià)為18.23億元。該地鐵隧道的基本情況如表1所示，地鐵盾構(gòu)施工如圖1所示。

表1 地鐵隧道盾構(gòu)基本情況

圖1 地鐵盾構(gòu)施工圖

2 地鐵盾構(gòu)同步注漿技術(shù)原理

地鐵盾構(gòu)同步注漿技術(shù)作為一種先進(jìn)施工技術(shù)，所采用的機(jī)械主要為掘進(jìn)機(jī)，保證整個(gè)施工過(guò)程處在全機(jī)械化的水平層面上，具體可按照掘進(jìn)、注漿等各個(gè)流程進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，減少對(duì)地面交通的影響，并且使用此技術(shù)還能有效減少施工噪聲，緩解地表沉降，控制地下水滲漏的程度，準(zhǔn)確契合工程費(fèi)用管控的需求，降低施工風(fēng)險(xiǎn)[1]。例如在橫瀝站HP1盾構(gòu)井區(qū)間的地鐵隧道掘進(jìn)施工環(huán)節(jié)，便應(yīng)用了這種同步注漿技術(shù)，以此確保該區(qū)段地鐵線隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與施工安全性達(dá)到國(guó)家要求的施工標(biāo)準(zhǔn)水平。橫瀝站HP1盾構(gòu)井區(qū)全長(zhǎng)約2601m，在實(shí)際的施工過(guò)程中利用2臺(tái)泥水平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)施工，并應(yīng)用同步注漿技術(shù)輔助完成隧道建設(shè)和注漿加固。在應(yīng)用此技術(shù)時(shí)，首先要精準(zhǔn)掌握其技術(shù)原理，在整個(gè)施工過(guò)程中，可將壁后注漿分成兩種類型：一是一次注漿，包括即時(shí)、后方、同步注漿三大類型；二是二次注漿，借助壁后注漿的方式，準(zhǔn)確評(píng)定所使用的時(shí)間，結(jié)合實(shí)際地鐵隧道盾構(gòu)施工的要求考量地層的自穩(wěn)性是否能夠保證施工得以準(zhǔn)確推進(jìn)。若施工過(guò)程中出現(xiàn)自穩(wěn)性較差等問(wèn)題，則需要引入同步注漿技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)管控變形情況時(shí)，要保證地表沉降的范圍處在可接受的誤差區(qū)間[2]。

2.1 一次注漿技術(shù)

對(duì)于一次注漿技術(shù)，其技術(shù)原理是將漿液注入巖體與管片之間的縫隙中，使整個(gè)結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定性較高的狀態(tài)下。所采用的注入方式可分為兩種：第一種是利用注漿管將漿液注入目標(biāo)區(qū)域，第二種是在管片的空隙處注入漿液[3]。

由于橫瀝站HP1盾構(gòu)井區(qū)的地下施工路線所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整個(gè)地鐵隧道穿越了淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、中粗砂、風(fēng)化花崗巖等地質(zhì)區(qū)間，同時(shí)該盾構(gòu)井區(qū)周圍的巖石結(jié)構(gòu)為上軟下硬的復(fù)合地層，因此在使用第一種方法時(shí)，需要保證注漿管安放的位置以及其表面潔凈程度滿足要求。注漿管一般放置于盾構(gòu)外圍，查看管內(nèi)的干燥以及潔凈程度，避免出現(xiàn)堵塞管道的情況，從而保證同步注漿技術(shù)穩(wěn)定發(fā)揮效用。在使用第二種方法時(shí)，需要保證管片脫出完畢，所采用的方法并不具備同步的特點(diǎn)，而是先考量多環(huán)掘進(jìn)的效果，保證掘進(jìn)施工的整體連續(xù)性。要利用管片注漿孔及時(shí)注入漿液，使?jié){液能夠流入空隙中，應(yīng)用該技術(shù)可使地鐵施工在較為穩(wěn)定的軟巖地質(zhì)條件下進(jìn)行，更加高效、安全。在應(yīng)用一次注漿技術(shù)時(shí)，技術(shù)要點(diǎn)是需要充分考量實(shí)際環(huán)境以及斷面開(kāi)挖的特點(diǎn)，在確定所應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備參數(shù)和種類后，計(jì)算盾構(gòu)直徑，從而使從管片空隙注入的方式能夠準(zhǔn)確發(fā)揮效用。

2.2 二次注漿技術(shù)

二次注漿是對(duì)一次注漿作業(yè)的完善與補(bǔ)充，從而提高注漿的質(zhì)量和效果，使間隙率有所降低。在一次注漿的環(huán)節(jié)，漿液在周圍溫度以及壓力的作用下可能會(huì)出現(xiàn)體積改變的情況，利用二次注漿可很好地改善這種不良現(xiàn)象，從而提高外圍地質(zhì)條件的穩(wěn)固程度，因此在實(shí)際施工過(guò)程中二次注漿主要作為一種補(bǔ)充完善的工藝。該技術(shù)要求現(xiàn)場(chǎng)施工人員保證所使用的漿液中的化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)與一次注漿所采用的材料一致，同時(shí)為了進(jìn)一步提高穩(wěn)定性，需要使用較為特殊的漿液，以此達(dá)到相應(yīng)的施工目標(biāo)。

3 地鐵盾構(gòu)隧道掘進(jìn)中同步注漿技術(shù)的應(yīng)用

同步注漿技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于能夠起到減小地表沉降程度和保證地面環(huán)境的作用。整個(gè)施工過(guò)程中存在著盾尾間隙這一問(wèn)題，對(duì)于某些自穩(wěn)性較差的地面區(qū)域，很容易發(fā)生沉降和變形的情況，而應(yīng)用同步注漿技術(shù)能夠準(zhǔn)確作用于盾尾間隙，支撐巖體使其自穩(wěn)性提高，避免出現(xiàn)過(guò)度地表沉降的情況，保證地面交通的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于施工中所使用的管片，保證其襯砌穩(wěn)定性是避免管片上浮的前提條件，若存在盾尾間隙，則很容易使管片出現(xiàn)上浮情況。一旦其所受到的上浮力超出自身重量，存在的間隙又為上浮的高度提供了足夠的空間，因此為了減少安全隱患，運(yùn)用同步灌注漿技術(shù)能夠使管片襯砌結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，形成更加良好的封閉環(huán)境，從而阻礙管片上浮。

3.1 同步注漿管理

為保證同步注漿技術(shù)能夠科學(xué)、規(guī)范地應(yīng)用到地鐵盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格管控其漿體的質(zhì)量與性能。在盾構(gòu)中管片圓環(huán)和巖體之間容易形成空隙，造成地表沉降，因此引入同步注漿技術(shù)能有效降低沉降所帶來(lái)的影響。同步注漿管理作為盾構(gòu)掘進(jìn)工藝流程中較為重要的步驟之一，首先要保證漿液具有良好的防水性和和易性，按照強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)確定漿液是否達(dá)標(biāo)，然后科學(xué)注入和壓入漿液，并保證將漿液壓入縫隙時(shí)，其所設(shè)定的壓力能夠與地面變形的極限數(shù)值相對(duì)應(yīng)，按照數(shù)值參數(shù)的限定范圍調(diào)整壓入壓力，實(shí)現(xiàn)同步作業(yè)的效果。

3.2 同步注漿材料選擇

在選擇同步注漿材料時(shí)，需要按照規(guī)定要求標(biāo)準(zhǔn)對(duì)材料的質(zhì)量與性能進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，從而確保準(zhǔn)確落實(shí)加固施工工作，需要選擇流動(dòng)性好、凝固時(shí)間可控、穩(wěn)定性優(yōu)良的材料，并且確保其無(wú)毒無(wú)害，對(duì)于周圍環(huán)境不具備腐蝕性能。若經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，材料并無(wú)明顯的體積收縮，說(shuō)明其具備良好的強(qiáng)度。

3.3 注漿流程

實(shí)際注漿過(guò)程要分為建設(shè)準(zhǔn)備、漿液攪拌、運(yùn)輸存儲(chǔ)和泵送多個(gè)環(huán)節(jié)，首先要根據(jù)建設(shè)的要求和地鐵盾構(gòu)隧道掘進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)的箱體材料，檢查機(jī)械設(shè)備，確定其處在正常的工作狀態(tài)下，然后結(jié)合其預(yù)拌點(diǎn)進(jìn)行攪拌，采用人工配料的方式將其拌制能力控制在20m3/h以下，使明挖車站中的漿液攪拌過(guò)程更為高效。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章以廣州地鐵18號(hào)線的二分部二工區(qū)工程為例，深入探討了地鐵盾構(gòu)隧道掘進(jìn)中應(yīng)用同步灌漿技術(shù)的具體方法與要點(diǎn)。在實(shí)際施工過(guò)程中需要結(jié)合相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用和合理調(diào)整，使其充分發(fā)揮出緩解地層變形的作用，減少結(jié)構(gòu)變動(dòng)所帶來(lái)的不良影響，這樣才能進(jìn)一步提升地鐵隧道的抗?jié)B性，同時(shí)在后續(xù)施工中要按照相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)確定注漿材料參數(shù)以及施工流程，并做好記錄。