張榮毅　王義　王哲　婁偉健

摘? 要：盾構(gòu)機(jī)施工掘進(jìn)時(shí)，開挖隧洞與管片之間會(huì)留有開挖縫隙，以及遇到前方地層較差時(shí)，都需要及時(shí)進(jìn)行注漿，起到支撐保護(hù)作用。注漿系統(tǒng)是盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分，對(duì)注漿系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究，介紹了注漿系統(tǒng)的形式，注漿量的計(jì)算，超前注漿方式以及注漿系統(tǒng)的日常維護(hù)。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī);同步注漿;雙液注漿;超前注漿;注漿系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U455.43? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）18-0189-02

Abstract： During the shield machine construction， there will be excavation gaps between the excavation tunnel and the segment， and when the front stratum is poor， grouting needs to be carried out in time to play a supporting and protective role. The grouting system is an important part of the shield machine design. This paper analyzes and studies the grouting system， and introduces the form of the grouting system， the calculation of the grouting volume， the advanced grouting method and the daily maintenance of the grouting system.

Keywords： shield machine; synchronous grouting; double liquid grouting; advanced grouting; grouting system

1 概述

盾構(gòu)機(jī)在施工過(guò)程中，利用向前推力及刀盤旋轉(zhuǎn)，切削前方土體，開挖出大于設(shè)備盾體直徑的隧洞。通過(guò)盾體掩護(hù)，施工人員利用管片拼裝機(jī)在盾體尾部進(jìn)行管片拼接，形成最終所需隧道。隧道外徑小于盾體，更加小于刀盤的開挖直徑，因此，盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)后，開挖隧洞與拼裝好的隧道之間會(huì)形成一定的縫隙，該縫隙如果沒有及時(shí)進(jìn)行填充，容易引起地面塌陷、隧道變形、涌水泄露等危害，嚴(yán)重時(shí)后果無(wú)法想象。為了避免此類危害發(fā)生，盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)時(shí)，必須及時(shí)注漿，且在凝結(jié)一段時(shí)間后，進(jìn)行二次補(bǔ)漿，方能起到保護(hù)作用。

盾構(gòu)施工經(jīng)常遇到前方地層不穩(wěn)、容易涌水的現(xiàn)象，為了保證施工安全，通常會(huì)進(jìn)行超前鉆探及注漿，提前穩(wěn)定前方地層，減少施工隱患，保證施工質(zhì)量。

2 注漿分類

盾構(gòu)機(jī)的注漿形式根據(jù)注漿時(shí)期、注漿方向、漿液種類可以分為以下幾類：

（1）根據(jù)注漿的不同時(shí)期，注漿形式可以分為超前注漿、一次注漿與二次注漿。超前注漿通常為前期加固地層使用，在遇到條件差的地質(zhì)時(shí)，通過(guò)超前注漿管注入漿液以穩(wěn)定地層。一次注漿是盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)后，填充開挖縫隙的主要注漿形式，也是施工中最重要的注漿環(huán)節(jié)。二次注漿是在一次注漿凝結(jié)一段時(shí)間后，彌補(bǔ)一次注漿缺陷的注漿形式。

（2）根據(jù)注漿流向相對(duì)于管片的方向，注漿形式可以分為水平注漿和垂直注漿兩類。大多數(shù)盾構(gòu)機(jī)的注漿形式為水平注漿形式，注漿管延盾構(gòu)機(jī)軸線方向，依附于尾盾，在尾盾后部進(jìn)行注漿，如圖1所示。垂直注漿的注漿管垂直管片，注漿管相對(duì)短些，利于注入初凝時(shí)間短的漿液，通常二次補(bǔ)漿或者加固土體時(shí)采用該形式，如圖2所示。

（3）根據(jù)注漿漿液種類，注漿形式可以分為單液注漿和雙液注漿。單液注漿（俗稱A液）指注入粉煤灰、砂、水泥及水的攪拌液，凝固時(shí)間較慢，初凝時(shí)間約為12～16h。雙液注漿指注入A液與B液混合物的注漿形式，B液主要成分為水玻璃。雙液注漿通常由一路管路輸送A液，一路管路輸送B液，經(jīng)過(guò)混合，注入開挖縫隙，如圖3所示。雙液注漿可以大大縮短漿液凝固時(shí)間，初凝時(shí)間約為20～60秒，對(duì)易涌水、易塌陷地質(zhì)的施工特別有利，但是雙液注漿成本較高?，F(xiàn)在盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)，通常會(huì)配備雙液注漿管路，施工時(shí)根據(jù)實(shí)際需要，選擇單液注漿或雙液注漿。

3 注漿量計(jì)算

施工時(shí)，必須提供足量的漿液才能保證填充需求。盾尾注漿需求量往往大于刀盤對(duì)土體的開挖量，需考慮擴(kuò)散率。A液注漿量計(jì)算如下：

式中：QA-A液注漿量，m3/h;DS-開挖直徑，m;D1-管片外徑，m;V-掘進(jìn)隧道，m/min;η-擴(kuò)散率，由經(jīng)驗(yàn)通常取1.5～2.5;B液根據(jù)與A液的配比不同，流量不同，配比由所需漿液的初凝時(shí)間決定，B液流量計(jì)算如下：

QB=Qa×α

式中：QB-B液注漿量，m3/h;α-混合比例。

4 超前注漿

現(xiàn)實(shí)施工中，經(jīng)常遇到前方地層不穩(wěn)定，或者含水量加大，容易發(fā)生涌水的情況。為了防止開挖面坍塌造成地表沉陷，引起施工事故，需要在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)前，對(duì)前方地質(zhì)鉆探取芯，分析地質(zhì)成分后，根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)超前注漿管進(jìn)行注漿加固，提前穩(wěn)定地層。以某實(shí)際項(xiàng)目為例，如圖4所示，根據(jù)超前注漿的影響區(qū)域，沿中盾盾殼圓周范圍內(nèi)設(shè)計(jì)14根外插角為10°的超前注漿管，管頭由球閥封堵。根據(jù)前期地質(zhì)探勘，進(jìn)入地層不穩(wěn)定區(qū)域前，需要對(duì)刀盤前方進(jìn)行超前鉆探。打開封堵球閥，利用錨桿鉆機(jī)，將鉆桿延超前鉆管打入前方地層進(jìn)行取芯，打入距離根據(jù)實(shí)際需要及鉆桿確定。若地層較差需要注漿，通過(guò)鉆管注入砂漿，注漿區(qū)域互相交叉，確保砂漿分布均勻、全面。大多數(shù)盾構(gòu)機(jī)在前盾承壓板上也會(huì)設(shè)置水平超前鉆孔，用于水平超前取芯、注漿。超前注漿是一些盾構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)，是安全施工，保證掘進(jìn)質(zhì)量的重要舉措。

5 注漿系統(tǒng)維護(hù)

現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境比較惡劣，注漿系統(tǒng)又是施工過(guò)程中的重要組成部分，為了保證施工使用需求，避免影響工期，盾構(gòu)機(jī)尾部的注漿管路通常會(huì)設(shè)計(jì)成一備一用形式，但即使這樣，也應(yīng)加強(qiáng)注漿系統(tǒng)的日常維護(hù)。

（1）每次注漿后，應(yīng)及時(shí)將管路清理干凈，防止有殘留漿液在管內(nèi)凝固，堵塞管路。

（2）定期對(duì)砂漿罐及砂漿泵進(jìn)行清理，防止殘液凝固，影響設(shè)備使用。

（3）定期檢查注漿系統(tǒng)的使用情況，注意密封的更換，防止管路泄露與磨損嚴(yán)重。

（4）對(duì)注漿系統(tǒng)附屬元件進(jìn)行定期檢查，如傳感器、閥門等，發(fā)現(xiàn)功能損害，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修及更換。

6 結(jié)束語(yǔ)

注漿是盾構(gòu)機(jī)施工的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)需要選取合適的注漿系統(tǒng)，提供足夠的漿液，定期對(duì)注漿系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，才能保證施工質(zhì)量可靠，加快施工進(jìn)度。

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