（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100023）

1 工程概況

成吉思汗廣場站—毫沁營站區(qū)間軌道交通2號線一期工程的第16座車站，前站為內(nèi)蒙古體育館站，后站為毫沁營站，本站設(shè)計里程為DK19＋338.706，起、止里程為DK19＋208.006—DK19＋411.006，其中標準段寬度為19.7m，底板埋深平均為16.6m，頂板覆土約3.2m。該站施工主要采用明挖順做技術(shù)，另外在局部采用蓋挖法進行施工。

2 地鐵盾構(gòu)同步注漿技術(shù)原理

盾構(gòu)施工屬于暗挖法的一種，該技術(shù)的完成需在盾構(gòu)掘進機的配合下進行作業(yè)，實現(xiàn)了先進的全機械化施工，施工過程主要有掘進、管片拼裝、注漿、盾尾脫出及漿液凝固等重要環(huán)節(jié)。使用盾構(gòu)技術(shù)進行地鐵建設(shè)，不但不會影響既有的交通運營，還能將地下水滲漏、地表沉降等隱患穩(wěn)定在可控范圍內(nèi)。施工中產(chǎn)生的噪聲、振動等大多集中在豎井口附近便于管控。不同程度的埋深不會對投資成本造成較大影響，且施工風(fēng)險較小，能控制在相對安全的狀態(tài)（見圖1）。

圖1 地鐵盾構(gòu)施工

從地鐵盾構(gòu)隧道的實際施工可知，盾構(gòu)機刀盤的直徑一般都大于管片襯砌外徑，當管片脫離了盾尾后，圍巖與管片之間就會存在一定空隙，通常為8～16cm（見圖2），此時巖體沒有任何支護結(jié)構(gòu)，易出現(xiàn)移位現(xiàn)象，這是導(dǎo)致地面沉降的直接原因，嚴重威脅施工安全。因此，采用壁后注漿技術(shù)能在很大程度上解決這一問題。

圖2 盾尾空隙

3 注漿管理

注漿就是向管片與圍巖之間的空隙注入部分漿液，該過程管理要按照工程項目對隧道變形及地層沉降的相關(guān)要求來選擇相應(yīng)的注漿、壓漿方式，這種管理貫穿項目從計劃到正式施工的每個環(huán)節(jié)。

3.1 地鐵盾構(gòu)隧道掘進中同步注漿技術(shù)的應(yīng)用目的

1）通過注漿技術(shù)減少盾尾的間隙，有助于防止出現(xiàn)地表沉降現(xiàn)象，還可減少施工對地面構(gòu)筑物造成的影響。在地鐵施工中，盾尾間隙是導(dǎo)致變形和沉降的主要因素。因此，應(yīng)用同步注漿技術(shù)能有效填充間隙，使周圍巖體有一定的支撐力，也可減少事故發(fā)生的概率。

2）該技術(shù)還能有效提升管片襯砌的穩(wěn)定性，增強盾尾間隙的密封性，防止發(fā)生管片上浮的現(xiàn)象。盾尾間隙不僅會導(dǎo)致地表沉降，還會造成管片上浮，這種情況大多為地下管片受到的上浮力大于其重力。因此，只要有空隙存在，管片就會上浮。所以，同步注漿技術(shù)能有效密封空隙，防止管片出現(xiàn)上浮的情況。

3）該技術(shù)具有良好的防水功能。因為地鐵隧道不可避免地要穿越高壓富水地層，因此對防水也有較高要求；而注漿技術(shù)能在填充空隙、處理變形縫方面起到重要作用，保障項目的防水效果。

4）通過注漿還可充當隧道的襯砌加強層，有助于提升隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。只有當襯砌結(jié)構(gòu)與巖體間基本不存在空隙時，隧道的穩(wěn)定性才能得到保證，注漿技術(shù)能實現(xiàn)這一要求。

3.2 一次注漿技術(shù)

一次注漿即同步注漿，是在空隙產(chǎn)生的同時開展注漿作業(yè)，對空隙進行填充，一般有2種注漿方法：一種是通過注漿管注入，另一種是通過管片的注漿孔注入。由于第1種方法的注漿管安裝在盾構(gòu)外側(cè)，如果注漿管內(nèi)有雜物等，很容易出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象，不過這種方法是完全同步注漿；第2種方法是在管片脫離盾尾之后再注入漿液，為半同步的注漿方式。具體施工步驟為：①即時注漿 當一環(huán)掘進完成后，立即對管片注漿孔進行注漿；②后方注漿 完成數(shù)環(huán)掘進之后，再通過管片注漿孔進行注漿。通常情況下，自穩(wěn)性好的軟巖地質(zhì)會采取該方式。具體采取何種方式進行注漿，要考慮地質(zhì)層特點、盾構(gòu)直徑及相關(guān)設(shè)備、開挖斷面等諸多因素。

3.3 二次注漿技術(shù)

二次注漿主要是為完善一次注漿的效果而進行的，具體作用如下：①進一步填充尚存在的空隙；②對因漿體收縮而造成的體積變化進行補充；③為了增強周圍地層的穩(wěn)定性而進行補充。針對前2種目的的補漿，所用漿液與一次注漿相同；如果是為了第3種目的，一般選取特定的化學(xué)漿液。

3.4 注漿量與注漿壓力

注漿管理最主要的是對注漿量與注漿壓力進行有效控制。注漿壓力控制即保證在一定的壓力下，對注漿量進行控制；而注漿量控制即在保證注漿量一定的前提下，對壓力進行相應(yīng)調(diào)整的控制方式。在實際施工中，通常要同時采取2種控制方法：①注漿量 影響注漿量的因素很多，如向地層的滲透、掘進曲線、漿液種類等，因此很難對其用量進行精準計算。②注漿壓力 對注漿壓力進行確定時要考慮土壓、水壓、管片強度、盾構(gòu)形式及漿液特性等因素，然后進行綜合判斷，實際施工中受施工人員經(jīng)驗的影響，注漿壓力通常取l00～300kN/m2，而間隙水壓在200kN/m2左右。一定要多次試驗注漿量與注漿壓力的不同取值，確定最佳效果，保證施工質(zhì)量。

4 盾構(gòu)掘進時的同步注漿和二次注漿

4.1 同步注漿

同步注漿的作用是通過及時填充盾構(gòu)與管片圓環(huán)間的空隙來減少地面沉降，這是盾構(gòu)掘進施工中的一道重要工序。選擇和易性好、滲水性小且具有一定強度的漿液，并及時、均勻和足量壓注，壓漿參數(shù)根據(jù)壓漿時的壓力值和地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整，同步注漿通過嵌于盾尾的注漿管壓注。根據(jù)工程地質(zhì)情況，結(jié)合盾構(gòu)機在類似地質(zhì)條件下的成功經(jīng)驗，本工程同步注漿漿液主要采用水泥砂漿漿液，需特殊處理地段視情況選用與二次補壓漿相近的雙液漿，注漿壓力設(shè)定為0.3～0.5MPa，壓漿與掘進同步進行。在盾構(gòu)掘進過程中，工作面壓漿需有專人負責(zé)，對壓入位置、壓入量、壓力值均應(yīng)詳細記錄，并根據(jù)地層變形監(jiān)測信息及時調(diào)整。

4.2 同步注漿材料選擇

注漿材料質(zhì)量直接影響了防水、加固等功能的實現(xiàn)，因此要求材料具有良好的流動性、穩(wěn)定性、強度、安全性，另外還要確保凝固時間在可控范圍內(nèi)。

按照注入漿液種類可將其分為單液漿和雙液漿兩種。單漿液還可按照是否添加膠凝物的方式分為惰性漿、硬性漿。惰性漿的特點是填充效果好、成本較低，但強度不高；硬性漿則具有強度高的優(yōu)點，但填充效果及成本方面優(yōu)勢不足，還會造成堵塞的現(xiàn)象。在實際施工中，要根據(jù)工程需要及成本要求，對注漿材料進行合理選擇。

4.3 注漿流程

1）施工準備階段 備好所用的注漿材料，檢查相關(guān)設(shè)備，檢查壓力系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)。

2）漿液拌制階段 本項目攪拌站設(shè)在明挖車站場地內(nèi)，選擇人工配料的方式，攪拌能力為20m3/h。

3）漿液運輸與儲存階段 使用7.5m3的漿液運輸車將漿液輸送到盾構(gòu)區(qū)間，借助砂漿泵將漿液輸送至盾構(gòu)機6m3的儲漿罐，然后充分攪拌，另外還要對運輸車和儲漿罐進行及時清洗。

4）漿液泵送環(huán)節(jié) 通過同步注漿系統(tǒng)可實現(xiàn)2臺注漿泵同時對4個加注口實施同步注漿，在控制室設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，準確控制注漿量。

5）同步注漿相關(guān)參數(shù)的確定 在進行同步注漿的作業(yè)前，要準確控制相關(guān)參數(shù)，才能保證獲得理想的注漿效果，降低地表沉降發(fā)生的概率。如注漿壓力應(yīng)當大于水土壓力，通常設(shè)置在1.10～1.15Pa；實際施工中，漿液必定會有部分損失，因此實際注漿量要達到理論值的1.3～1.8倍；另外，為保證注漿效果，注漿速度還要與掘進速度向一致，即可通過一環(huán)掘進所消耗的注漿量來確定整個過程的平均注漿速度；只有當注漿壓力、注漿量都滿足施工需求后，才可判斷是否完成注漿作業(yè)。

4.4 二次注漿

二次注漿作用是減少盾構(gòu)后土體的后期沉降，特別是盾構(gòu)在穿越地下管線及地面構(gòu)筑物、涌水及軟土地段時，補壓注漿尤為重要。二次注漿采用水泥漿或水玻璃雙液漿，注漿壓力一般為0.2～0.4MPa。壓漿需派專人負責(zé)，對壓入位置、壓入量、壓力值均詳細記錄，并根據(jù)地層變形監(jiān)測信息及時調(diào)整，確保壓漿作業(yè)的施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，注漿技術(shù)在盾構(gòu)掘進過程中不能忽略，不僅能很好地應(yīng)對地形變化，還能有效提升隧道的穩(wěn)固性、防水性。在地鐵盾構(gòu)施工中，要結(jié)合工程需要及成本控制等因素，合理選擇注漿材料、作業(yè)參數(shù)及相關(guān)施工技術(shù)，并及時準確記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，適當調(diào)整注漿壓力及注漿量大小，確保工程施工質(zhì)量及地鐵建設(shè)的安全性。