李江龍

摘 要：普通同步注漿單液砂漿在高水壓富含水環(huán)境下灌注較易出現(xiàn)灌注不密實(shí)、離析、漿液流失等問(wèn)題，難以達(dá)到預(yù)定的施工效果;再加上當(dāng)前城市發(fā)展對(duì)環(huán)境保護(hù)、噪音污染等要求逐漸提高，以及鬧市中施工場(chǎng)地受限的原因，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)放式拌合站建設(shè)的手續(xù)審批日益苛刻，干混砂漿的出現(xiàn)有效地解決了上述問(wèn)題。本文首先闡述了干混砂漿的特點(diǎn)，其次，以武漢軌道交通8號(hào)線馬房山～洪山區(qū)政府站區(qū)間工程為例來(lái)系統(tǒng)探討了在盾構(gòu)同步注漿中干混砂漿的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：干混砂漿;盾構(gòu);同步注漿

0引言

合理利用城市地下空間、大力提高城市交通能力目前已經(jīng)成為了各大城市建設(shè)的主要方向，近年來(lái)城市軌道交通工程項(xiàng)目數(shù)量越來(lái)越多、建設(shè)規(guī)模的不斷增大，對(duì)于施工工藝、施工材料等均提出了更高的要求。盾構(gòu)法是當(dāng)前城市地鐵隧道與過(guò)江海隧道建設(shè)施工過(guò)程中所采用的一種先進(jìn)施工方法，而盾構(gòu)同步注漿是地下隧道盾構(gòu)施工過(guò)程中的一種壁后注漿工法，它是以注漿泵的泵壓作用為載體，在盾尾的管片環(huán)外間隙中灌入水泥砂漿，以此來(lái)達(dá)到降低地面沉降程度、管片環(huán)位置固結(jié)、管片環(huán)外空隙填充等功效，而盾構(gòu)同步注漿能否得以順利完成，其關(guān)鍵還是在于砂漿的性能，尤其是在高水壓富含水地層條件下對(duì)砂漿的抗?jié)B透性、抗水分散性、抗裂化性、耐水性等要求頗高，若砂漿選擇不當(dāng)，那么就會(huì)對(duì)地下隧道施工質(zhì)量、注漿效果、注漿成本等造成較大的影響。普通同步注漿單液砂漿在高水壓富含水環(huán)境下灌注較易出現(xiàn)灌注不密實(shí)、離析、漿液流失等問(wèn)題，難以達(dá)到預(yù)定的施工效果;再加上當(dāng)前城市發(fā)展對(duì)環(huán)境保護(hù)、噪音污染等要求逐漸提高，以及鬧市中施工場(chǎng)地受限的原因，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)放式拌合站建設(shè)的手續(xù)審批日益苛刻，干混砂漿的出現(xiàn)有效地解決了上述問(wèn)題，本文以武漢軌道交通8號(hào)線馬房山～洪山區(qū)政府站區(qū)間工程為例，就干混砂漿在盾構(gòu)同步注漿中的應(yīng)用進(jìn)行探討[1]。

1干混砂漿的特點(diǎn)

干混砂漿是由膨潤(rùn)土、細(xì)砂、粉煤灰、水泥等材料在干燥篩分處理之后，再進(jìn)行計(jì)量與混合，使之成為粉狀混合物或顆粒狀混合物。干混砂漿或以散裝形式，或以袋裝形式運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，在使用時(shí)只需采用專(zhuān)用設(shè)備加水拌和后即可直接使用。由于干混砂漿是由具備精確計(jì)量系統(tǒng)、成套生產(chǎn)設(shè)備、先進(jìn)質(zhì)量控制體系的專(zhuān)業(yè)廠家來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，其生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)現(xiàn)了“三化”（分別是集成化、一體化、自動(dòng)化），級(jí)配率、含泥量、含水量等均得以控制，確保了原材料配合比的科學(xué)性與準(zhǔn)確性;而強(qiáng)制機(jī)械拌合又可讓各物料實(shí)現(xiàn)均勻混合，品質(zhì)檢驗(yàn)又可讓產(chǎn)品品質(zhì)實(shí)現(xiàn)均衡有效。干混砂漿具有較多優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：環(huán)保性好（基本不會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵）、質(zhì)量佳（嚴(yán)格按照配合比加工好，施工誤差好控制）、場(chǎng)地需求小（場(chǎng)地僅需要30平方米即可，原來(lái)設(shè)拌合站則至少需100平方米以上）、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)[2]。

2工程概況

馬房山站～洪山區(qū)政府站區(qū)間始于珞獅南路與洪興巷交叉口，沿珞獅南路向南延伸，止于珞獅南路與文秀街交叉口。線路沿武漢市二環(huán)線珞獅南路敷設(shè)，右線長(zhǎng)度1429.7m，左線長(zhǎng)度1438.5m（長(zhǎng)鏈8.788m），采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)從馬房山站大里程端始發(fā)。線間距15.21～44.61m，線路平面最小曲線半徑500m，豎曲線半徑5000m，最大縱坡-15‰，隧道埋深約10.45～13.23m，設(shè)2座聯(lián)絡(luò)通道（兼泵房）[3]。

區(qū)間隧道主要穿越地層：（10-2）黏土（Q2-3al+pl）、（10-2a）黏土夾碎石（Q2-3al+pl）、（13-2）紅黏土（Q2-3dl+el）、（13-3）殘積黏性土（Q2-3dl+el）、（16a）溶蝕狀石灰?guī)r、（17b-1）強(qiáng)風(fēng)化泥巖。

3施工工藝

3.1 干混砂漿配比

通過(guò)廠家按不同配合比進(jìn)行試驗(yàn)，滿足同步注漿料的性能指標(biāo)的條件后，用于現(xiàn)場(chǎng)施工，再根據(jù)粘土地層現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用過(guò)后反饋的信息，將干混砂漿的配合比最終調(diào)整為：（1）水泥：規(guī)格為P.O 42.5級(jí)水泥，配合比為250kg;（2）砂：規(guī)格為細(xì)度模數(shù)為2.2-1.6的細(xì)砂，配合比為600kg;（3）粉煤灰：規(guī)格為二級(jí)灰，配合比為450kg;（4）膨潤(rùn)土：規(guī)格為納基，且粘度不小于25，配合比為120kg;（5）水的配合比為450kg。

3.2 測(cè)試方法與養(yǎng)護(hù)條件

試件規(guī)格為40mm×40mm×160mm，基于JGJ 70-90《建筑砂漿基本性能的試驗(yàn)方法》來(lái)測(cè)定干混砂漿的密度、分層度、稠度等參數(shù)，基于GB 177-85《水泥膠砂強(qiáng)度檢測(cè)方法》來(lái)測(cè)定干混砂漿的抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度，基于GB 8077-87《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》來(lái)測(cè)定干混砂漿的流動(dòng)度;基于GB/T 3183-1997《砌筑水泥》來(lái)測(cè)定干混砂漿的泌水率;基于DIN 52617《建材吸水率測(cè)定方法》來(lái)測(cè)定干混砂漿的吸水率。養(yǎng)護(hù)條件選擇在濕度為60%、室溫為20℃的自然環(huán)境下即可[4]。

3.3同步注漿流程

（1）干混砂漿運(yùn)輸。干混砂漿廠，距8號(hào)線項(xiàng)目約17km，一般在夜間采用30噸粉料罐車(chē)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，再泵送至干混攪拌站，運(yùn)輸時(shí)間約1個(gè)小時(shí)，泵送時(shí)間約半小時(shí)，干混砂漿存儲(chǔ)量能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。

（2）地面攪拌站拌漿。為了保證同步砂漿供應(yīng)的及時(shí)性，干混砂漿攪拌站包含4個(gè)80噸干混砂漿筒倉(cāng)、2個(gè)攪拌機(jī)、1個(gè)水箱、1間中控室，整體占地大小為15×15m。干混砂漿4個(gè)筒倉(cāng)滿足現(xiàn)場(chǎng)盾構(gòu)掘進(jìn)1～2天。

（3）漿液運(yùn)輸。由中板砂漿車(chē)來(lái)運(yùn)輸漿液，并推進(jìn)同步注漿。根據(jù)以往地鐵施工經(jīng)驗(yàn)，二次注漿成本約占同步注漿成本的30%左右;項(xiàng)目使用干混砂漿后，二次注漿量減少，目前右線二次注漿仍在繼續(xù)施工，右線二次注漿的成本約占同步注漿成本的15～20%。

3.4 施工控制措施

3.4.1做好施工材料管理工作

盾構(gòu)同步注漿施工所使用的材料較為復(fù)雜，首先，要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙和施工方案來(lái)進(jìn)行施工材料采購(gòu)，確保所采購(gòu)到的施工材料能夠符合現(xiàn)場(chǎng)施工的需要，當(dāng)然，為了提高施工材料的質(zhì)量，需要“貨比三家”，選擇性價(jià)比高、誠(chéng)實(shí)守信的供貨廠家;其次，在施工材料入場(chǎng)之前，務(wù)必要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定來(lái)對(duì)施工材料的性能、規(guī)格予以把關(guān)，防止不合格的施工材料進(jìn)場(chǎng)[5]。

3.4.2做好機(jī)械設(shè)備和施工人員的管理

若要確保盾構(gòu)同步注漿施工質(zhì)量，還需切實(shí)做好機(jī)械設(shè)備和施工人員的管理。務(wù)必要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況來(lái)建立健全相應(yīng)的管理制度，既要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備管理，優(yōu)化機(jī)械設(shè)備配置，降低操作風(fēng)險(xiǎn)，又要做好人員管理，尤其是要切實(shí)貫徹落實(shí)好施工質(zhì)量檢查與技術(shù)交底，力爭(zhēng)讓每位施工人員都能夠掌握具體崗位的技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)而提高盾構(gòu)同步注漿施工質(zhì)量。

3.4.3做好施工方案編制工作

施工方案是指編制出來(lái)的盾構(gòu)同步注漿施工實(shí)施方案，主要內(nèi)容包括工程項(xiàng)目施工安全方案、技術(shù)方案、施工組織結(jié)構(gòu)、施工人員組成等。按照國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)規(guī)定，腳手架工程、降水護(hù)坡工程、模板工程等危險(xiǎn)性較大的工程還需專(zhuān)門(mén)編制出專(zhuān)項(xiàng)施工方案，包括必要的文字說(shuō)明與二維剖面圖、立面圖、平面圖，且還需要結(jié)合實(shí)際的施工過(guò)程來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整，技術(shù)要求較高，且還要滿足“可行”、“安全”、“全面”等要求，并且進(jìn)行有效分析，防止在實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)工程變更。由此可見(jiàn)，做好施工方案編制工作是盾構(gòu)同步注漿施工與質(zhì)量管理的主要組成部分。

4結(jié)果與討論

4.1 干混砂漿使用分析

馬洪區(qū)間管片同步注漿理論方量為4.03m3，注漿率為1.5～2.0，粘土地層中注漿量即為6.04～8.06m3，目前8號(hào)線馬洪區(qū)間右線已洞通，環(huán)數(shù)為953環(huán)，注漿量基本在6方以上，注漿率為1.5左右，滿足設(shè)計(jì)要求[6]。

4.2 地表沉降分析

目前右線隧道已貫通，現(xiàn)對(duì)使用干混砂漿作為同步注漿材料的盾構(gòu)施工引起的地表沉降進(jìn)行分析，現(xiàn)取右線始發(fā)段、正常掘進(jìn)段、到達(dá)段的典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分析，其中始發(fā)段最大沉降點(diǎn)為第6環(huán)處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，沉降量最大為-6.7mm，當(dāng)同步注漿后24h后，地表沉降值未繼續(xù)增大，后期地表沉降趨于穩(wěn)定。正常掘進(jìn)段最大沉降點(diǎn)為第226環(huán)處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，沉降量最大為-9.3mm，當(dāng)同步注漿后24h后，地表沉降值也未繼續(xù)增大，后期地表沉降趨于穩(wěn)定。到達(dá)段典型沉降點(diǎn)為第920環(huán)處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，沉降量最大為-17.6mm，當(dāng)同步注漿后24h后，地表沉降值也未繼續(xù)增大，后期地表沉降趨于穩(wěn)定。地表沉降控制值為±30mm。

4.3 隧道成型質(zhì)量分析

右線管線在使用干混砂漿同步注漿后，管片錯(cuò)臺(tái)量控制較好，管片上浮量較小。管片縱縫錯(cuò)臺(tái)量在0～4mm之間，管片環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)量85%在0～8mm的范圍內(nèi)。

5討論

通過(guò)本項(xiàng)目部的實(shí)際使用和相關(guān)數(shù)據(jù)分析，干混砂漿與普通現(xiàn)場(chǎng)拌制砂漿相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)，值得在后續(xù)施工中推廣應(yīng)用：

（1）質(zhì)量：原料質(zhì)量均勻穩(wěn)定，配合比可控，在存儲(chǔ)和輸送過(guò)程中具有良好的持久工作性，施工性能更佳;初凝時(shí)間短，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)一般為60min～120min，有利于粘土地層管片上浮的控制及管片穩(wěn)定性，管片錯(cuò)臺(tái)量小，地表沉降量可控，并且二次注漿用量減少約50%;

（2）場(chǎng)地：干混攪拌站場(chǎng)地占用小，與現(xiàn)場(chǎng)拌漿占用場(chǎng)地相對(duì)節(jié)省了水泥存儲(chǔ)場(chǎng)、膨潤(rùn)土存儲(chǔ)場(chǎng)地，節(jié)省占地面積50%;

（3）人工：現(xiàn)場(chǎng)拌漿人工一般為裝載車(chē)司機(jī)、水泥、膨潤(rùn)土攪拌人員等3人，干混砂漿攪拌站1人即可完成單個(gè)攪拌站的操作;

（4）環(huán)保：干混砂漿生產(chǎn)、運(yùn)輸、攪拌、輸送一體化的施工工藝，全過(guò)程封閉管理，大大減少現(xiàn)場(chǎng)拌制造成的環(huán)境污染;

（5）經(jīng)濟(jì)：隧道二次注漿量減少，二次注漿成本降低;從廠家直接發(fā)出，材料損耗率低，節(jié)約成本;但干混砂漿運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本較高。

當(dāng)然，本項(xiàng)目在使用干混砂漿過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，并提出如下建議：

（1）攪拌機(jī)軸承損壞，攪拌機(jī)拌漿的下料管發(fā)生堵管現(xiàn)象，影響現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，建議對(duì)攪拌設(shè)備進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)，并應(yīng)對(duì)攪拌機(jī)的下漿管進(jìn)行改造，減少堵管現(xiàn)象的發(fā)生;

（2）目前干混砂漿在成都、上海地鐵進(jìn)行了成功應(yīng)用，但僅上海地區(qū)出具了同步注漿用的干混砂漿地方規(guī)范，干混砂漿可參考的技術(shù)規(guī)范較少，若能在武漢地鐵推廣，建議編制相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)干混砂漿應(yīng)用施工。

參考文獻(xiàn)

[1] 張鳳祥.土建注漿施工與效果檢測(cè)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998.

[2] 馮愛(ài)麗，覃維祖，王宗玉.絮凝劑品種對(duì)水下不分散混凝土性能影響的比較[J].石油工程建設(shè)，2012，22（4）：6-10.

[3] 馮德飛，盧文良，張樹(shù)國(guó).東海大橋70m箱梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2016，18（2）：109-114.

[4] 王濤，許仲，木辛.聚合物改性水泥砂漿性能的影響因素[J].混凝土與水泥制品，2016，22（5）：109-115.

[5] 宋俊美，談慕華，吳科如.聚合物裹砂改性水泥砂漿的性能研究[J].建筑材料學(xué)，2019，32（4）：19-24.

[6] 王培銘，許綺，李紋紋.羥乙基甲基纖維素對(duì)水泥砂漿性能的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2018，22（4）：305-309.