【摘 要】結(jié)合某地鐵施工實(shí)例，該工程為了控制地層變形，穩(wěn)定管片結(jié)構(gòu)，控制盾構(gòu)掘進(jìn)方向，并且有利于加強(qiáng)管片隧道結(jié)構(gòu)的防水能力，管片背后環(huán)向間隙應(yīng)該采用同步注漿，本文對(duì)該注漿技術(shù)進(jìn)行深入探討，旨在為同類工程借鑒。

【關(guān)鍵詞】地鐵施工；同步注漿；注漿技術(shù)；注漿材料

1 工程概況

某隧道盾構(gòu)3標(biāo)段長(zhǎng)度為3584.5m，其中左線長(zhǎng)為1215.5m，右線長(zhǎng)為2369m。結(jié)合本隧道所處地區(qū)的地質(zhì)情況以及工程周圍環(huán)境，經(jīng)研究決定本工程采取復(fù)合型盾構(gòu)機(jī)來進(jìn)行本隧道的挖掘施工，從而以有效地控制軟弱地層的沉降問題。

2 同步注漿方案提出

鑒于考慮到本工程的地質(zhì)殘積土以及混合片麻巖、強(qiáng)風(fēng)化巖遇水容易軟化、崩解，強(qiáng)度低，而且自穩(wěn)性差，開挖方面需要加強(qiáng)出土控制的同時(shí)，同步注漿也將成為另一個(gè)重要的控制點(diǎn)。為此，針對(duì)本隧道工程采用盾構(gòu)在挖掘施工中所產(chǎn)生的環(huán)形間隙，采取同步注漿技術(shù)來解決，以有效地控制軟弱地層變形，針對(duì)不同地質(zhì)情況程度而必要時(shí)采取二次注漿補(bǔ)強(qiáng)。同時(shí)，為了能有效地控制軟弱地層變形、穩(wěn)定管片結(jié)構(gòu)、控制盾構(gòu)掘進(jìn)方向，同時(shí)有利于加強(qiáng)管片隧道結(jié)構(gòu)的防水能力，管片背后環(huán)向間隙應(yīng)該采用同步注漿。對(duì)于所采用的同步注漿的材料、配比、參數(shù)以及工藝等可以根據(jù)本工程具體地質(zhì)水文和環(huán)境條件，并且參照國(guó)內(nèi)盾構(gòu)施工同步注漿的成功經(jīng)驗(yàn)確定。

3 注漿材料及配比控制

3.1 注漿材料

本工程采用水泥砂漿作為主要的同步注漿材料，該漿材具有結(jié)石率高、結(jié)石體強(qiáng)度高而且耐久性好的特點(diǎn)。為了減少管片安裝后的變形或者使注入漿液在較短的時(shí)間內(nèi)起到止水的效果，也使用水泥水玻璃漿液。

3.2 漿液配比及主要物理力學(xué)指標(biāo)

3.2.1 水泥砂漿。本工程同步注漿擬采用表1所示的配比。其膠凝時(shí)間一般為8h左右，可根據(jù)地層條件和掘進(jìn)速度，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)加入促凝劑及變更配比來調(diào)整膠凝時(shí)間。對(duì)于強(qiáng)透水地層和需要注漿提供較高的早期強(qiáng)度的地段，可通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)一步調(diào)整配比和加入早強(qiáng)劑，進(jìn)一步縮短膠凝時(shí)間，獲得早期強(qiáng)度，保證良好的注漿效果。在施工過程中，需要根據(jù)地層條件、地下水情況及周邊條件等，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)優(yōu)化確定。同步注漿漿液的主要物理力學(xué)性能應(yīng)該滿足下列的指標(biāo)。固結(jié)體強(qiáng)度.一天不小于0.2MPa（相當(dāng)于軟質(zhì)巖層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度），28天不小于1.2MPa（略大于強(qiáng)風(fēng)化巖天然抗壓強(qiáng)度）。漿液結(jié)石率應(yīng)大于95%，即固結(jié)收縮率應(yīng)小于5%。漿液稠度控制在8～12cm范圍之間； 漿液穩(wěn)定性：傾析率（靜置沉淀后上浮水體積與總體積之比）小于5%。

表1同步注漿材料配比和性能指標(biāo)表

水泥(kg)粉煤灰（kg）膨潤(rùn)土（kg）砂（kg）水（kg）外加劑

150～200380～31060～50300360～350按需要根據(jù)試驗(yàn)加入

3.2.2 水泥水玻璃漿液膠凝時(shí)間為15～50s；固結(jié)體強(qiáng)度其終凝強(qiáng)度不小于0.2MPa（相當(dāng)于軟質(zhì)巖層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度），28天不小于1.5MPa（略大于強(qiáng)風(fēng)化巖天然抗壓強(qiáng)度）。漿液結(jié)石率大于90%，即固結(jié)收縮率小于10%。水玻璃摻入比控制在5～30％范圍之間；水泥漿比重控制在1.3～1.5。使用該漿液注漿前，一定要根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行試配，以達(dá)到既能順利注入，又在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)期的注漿效果。

4 同步注漿施工技術(shù)

4.1 同步注漿主要技術(shù)參數(shù)

4.1.1 注漿壓力控制。為了有效地保證達(dá)到對(duì)環(huán)向空隙的有效充填，同時(shí)又能確保管片結(jié)構(gòu)不因注漿產(chǎn)生過大的變形和損壞，根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)，注漿壓力取值為0.2～0.5MPa。

4.1.2 注漿量控制。同步注漿量根據(jù)盾構(gòu)施工背襯注漿量經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：Q＝V·λ；其中：λ--注漿率（一般取大于120%）；V--盾構(gòu)施工引起的空隙（m3）V=π（D2-d2）L/4；L--回填注漿段長(zhǎng)即預(yù)制管片每環(huán)長(zhǎng)度（預(yù)制管片每環(huán)長(zhǎng)1.5m）。將實(shí)際數(shù)據(jù)代入得：Q＝3.14×(6.282－62)×1.5/4×1.2，得出每環(huán)注漿量大于4.9m3／環(huán)（1.5m），一般情況下為5.0m3左右。在同步注漿不足的情況下，掘進(jìn)結(jié)束后需進(jìn)行二次注漿，注漿量由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定（以壓力控制為主，依照管片的抗剪切強(qiáng)度和隧道工況、安全度推斷，原則上瞬時(shí)不超過1.0MPa，）。

4.1.3 注漿速度。同步注漿速度與掘進(jìn)速度相匹配，即V=10πV0（D2-d2）/4；其中：V0--掘進(jìn)速度（cm/min）；以次估算，同步注漿的注漿速度為30～200L/min。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)二次注漿的注入速度可控制在10～25L/min以內(nèi)，以獲得對(duì)巖層較為均勻的滲透。

4.1.4 注漿結(jié)束控制。注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%以上。注漿效果檢查主要采用分析法，即根據(jù)P-Q-t曲線，結(jié)合襯砌、地表及周圍建筑物變形量測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析判斷。在可能或需要的情況下，對(duì)拱頂部分采用超聲波探測(cè)法通過頻譜分析進(jìn)行檢查，或根據(jù)同步注漿量和管片的變形情況分析，對(duì)未滿足要求的部位，及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿。

4.2 同步注漿方法、工藝與配套設(shè)備

4.2.1 同步注漿施工。同步注漿與盾構(gòu)掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，通過同步注漿系統(tǒng)及盾尾的內(nèi)置注漿管，在盾構(gòu)向前推進(jìn)盾尾空隙形成的同時(shí)進(jìn)行，采用雙泵四管路（四注入點(diǎn)）對(duì)稱同時(shí)注漿見圖1所示。

圖1 同步注漿示意圖

注漿可根據(jù)需要采用自動(dòng)控制或手動(dòng)控制方式，自動(dòng)控制方式即預(yù)先設(shè)定注漿壓力，由控制程序自動(dòng)調(diào)整注漿速度，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自行停止注漿。手動(dòng)控制方式則由人工根據(jù)掘進(jìn)情況隨時(shí)調(diào)整注漿流量，以防注漿速度過快，而影響注漿效果。

4.2.2 設(shè)備配置。同步注漿系統(tǒng)采用配備SWING KSP12液壓注漿泵2臺(tái)，注漿能力2×12 m3/h，4個(gè)盾尾注入管口及其配套管路。二次注漿單獨(dú)的注漿系統(tǒng)，位于3＃臺(tái)車上。運(yùn)輸系統(tǒng)采用自生產(chǎn)的砂漿罐車（6m3），帶有自攪拌功能和砂漿輸送泵。隨編組列車一起運(yùn)輸。

4.3 注漿效果檢查

注漿的效果檢查主要采用分析法，也就是根據(jù)P-Q-t曲線，結(jié)合掘進(jìn)速度及襯砌、地表與周圍建筑物變形的量測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析判斷，尤其是實(shí)際注入量與理論計(jì)算量的比較。必要時(shí)采用無損探測(cè)法進(jìn)行效果檢查。

4.4 管片壁后同步注漿質(zhì)量控制技術(shù)

4.4.1 在開工前必須制定詳細(xì)的注漿作業(yè)指導(dǎo)書，并且進(jìn)行詳細(xì)的漿材配比試驗(yàn)，選定合適的注漿材料及漿液配比。制訂詳細(xì)的注漿施工設(shè)計(jì)以及工藝流程及注漿質(zhì)量控制程序，嚴(yán)格按要求實(shí)施注漿、檢查、記錄、分析，及時(shí)做出P（注漿壓力）—Q（注漿量）—t（時(shí)間）曲線，分析注漿速度與掘進(jìn)速度的關(guān)系，評(píng)價(jià)注漿效果，反饋指導(dǎo)下次注漿。

4.4.2 成立專業(yè)的注漿作業(yè)組，由富有經(jīng)驗(yàn)的注漿工程師負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)注漿技術(shù)和管理工作。

4.4.3 根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形以及地面及周圍建筑物變形的監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行信息反饋，修正注漿參數(shù)設(shè)計(jì)和施工方法，發(fā)現(xiàn)情況及時(shí)解決。

4.4.4 做好注漿設(shè)備的維修保養(yǎng)，注漿材料的供應(yīng)，定時(shí)對(duì)注漿管路及設(shè)備進(jìn)行清洗，保證注漿作業(yè)順利連續(xù)不中斷地進(jìn)行。

4.4.5 環(huán)形間隙充填不夠、結(jié)構(gòu)與地層變形不能得到有效的控制或變形危及地面建筑物安全時(shí)、或者存在地下水滲漏區(qū)段，必需通過吊裝孔對(duì)管片背后進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

5 結(jié)論

文章結(jié)合某標(biāo)段盾構(gòu)施工實(shí)例，針對(duì)工程軟弱地層、含水軟巖以及軟硬混合地層的掘進(jìn)施工，管片背后環(huán)向間隙應(yīng)該采用同步注漿技術(shù)，提出了詳細(xì)的施工流程，工程實(shí)踐效果顯著，值得為同類工程提供參考指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]巴雅吉呼，黃俊，黃均龍，等．地鐵盾構(gòu)新型同步注漿系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J]．科技促進(jìn)發(fā)展(應(yīng)用版)，2010，28（04）：118~119．

[2]吳全立．同步注漿材料配合比設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J]．施工技術(shù)，2003，27（01）：31~33．

[3]田焜．高性能盾構(gòu)隧道同步注漿材料的研究與應(yīng)用[J]．隧道建設(shè)，2007，31（08）：57~58．