張 晨

上海隧道工程有限公司 上海 201108

隨著我國(guó)城市化的發(fā)展， 開(kāi)發(fā)利用城市地下空間已經(jīng)成為擴(kuò)大城市容量、提高土地利用率、優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)并增強(qiáng)城市綜合承載能力、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[1]。然而，高水位軟土地層中的深基坑工程會(huì)不可避免地改變地基土的原有應(yīng)力場(chǎng)，從而改變周邊建（構(gòu)）筑的受力情況并導(dǎo)致其發(fā)生附加位移[2]。大量研究及實(shí)踐均已表明，在隧道上部進(jìn)行大面積堆載或在隧道周邊進(jìn)行深大基坑的卸載作業(yè)，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的受力情況都會(huì)產(chǎn)生較大影響，改變隧道管片的結(jié)構(gòu)受力情況，引起管片變形、漏水等一系列病害問(wèn)題，威脅地鐵運(yùn)營(yíng)安全[3]。

基坑開(kāi)挖引起的隧道變形或位移一旦超過(guò)隧道結(jié)構(gòu)的承載能力，隧道結(jié)構(gòu)就可能會(huì)受到不可逆的嚴(yán)重破壞[4]。針對(duì)這種情況，以往工程中往往采用在管片預(yù)留孔內(nèi)對(duì)隧道體周圍流塑及軟塑黏土層進(jìn)行注漿加固的方式，來(lái)提高軟土地基的承載力，改善隧道沉降變形。而實(shí)際工作中，在運(yùn)營(yíng)隧道內(nèi)注漿受到列車運(yùn)行、隧道結(jié)構(gòu)界限要求等諸多因素的限制，因此，微擾動(dòng)注漿作為一種處理效果好、對(duì)周圍土體擾動(dòng)小的新型灌漿技術(shù)，正在工程實(shí)踐中被越來(lái)越多地使用[5]。

與傳統(tǒng)的補(bǔ)償注漿技術(shù)不同，微擾動(dòng)注漿通過(guò)在地面開(kāi)孔后插入注漿管，并通過(guò)特制設(shè)備監(jiān)控注漿壓力及漿液流量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道周圍土體的微擾動(dòng)加固（圖1）。然而，如何把握劉建航院士提出的“均勻、少量、多次、多點(diǎn)”的注漿原則，真正做到對(duì)地鐵隧道的“微擾動(dòng)”，仍需要更多的工程實(shí)踐來(lái)探索和驗(yàn)證。

圖1 微擾動(dòng)注漿裝置示意

1 工程概況

杭州某物業(yè)公司的項(xiàng)目規(guī)劃用地32 214 m2，項(xiàng)目南側(cè)鄰地鐵最近處為11.4 m，盾構(gòu)頂離地面8.2 m?；訃o(hù)設(shè)計(jì)分為南北淺深坑，深坑為地下3層3道支撐，淺坑為地下1層1道支撐（靠近地鐵一側(cè)），如圖2所示。

圖2 工程項(xiàng)目地理位置

受影響的區(qū)間盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)基本位于飽和中密⑤粉砂和流塑⑥1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土的交界面上。根據(jù)監(jiān)測(cè)，基坑開(kāi)挖范圍附近隧道39—50環(huán)管片結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重，最大收斂徑長(zhǎng)均大于設(shè)計(jì)控制值（60 mm），其中43環(huán)變形最為嚴(yán)重，達(dá)到64 mm（圖3）。

圖3 整治前隧道橫向變形情況

2 注漿流程及參數(shù)選擇

2.1 注漿流程

本次注漿范圍為隧道兩側(cè)拱底標(biāo)高以下1.5 m至拱底以上5.2 m，主要注漿流程如圖4所示。施工時(shí)優(yōu)先對(duì)變形大的區(qū)域及靠近基坑側(cè)孔位進(jìn)行注漿整治。同一斷面內(nèi)、外注漿孔宜同步施工，或采取梅花形路線進(jìn)行內(nèi)外側(cè)注漿。同一排注漿孔位按照做1跳5施工。

圖4 微擾動(dòng)注漿流程

2.2 注漿參數(shù)選擇

微擾動(dòng)注漿工藝通過(guò)雙泵將雙液漿（水泥漿、水玻璃）打出，通過(guò)特制的混合器使得2種漿液充分混合后注入土體，填充、壓密隧道下臥軟土層，從而對(duì)土體進(jìn)行加固。該工藝可以有效提高隧道周邊土體的物理性能，改善管片的受力情況。為保證注漿效果并減少對(duì)隧道的擾動(dòng)，根據(jù)早期工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定水泥漿水灰比為0.7，水泥漿與水玻璃（35°Be′，模數(shù)28）體積比控制在2～2.5。單孔最佳注漿量根據(jù)式（1）計(jì)算確定（實(shí)際注漿量根據(jù)施工監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整）。

微擾動(dòng)注漿的理念是“少量、均勻、多次、多點(diǎn)”，在各孔注漿過(guò)程中，嚴(yán)格把握注漿參數(shù)是該工藝的核心，也是取得良好整治效果的基礎(chǔ)。根據(jù)杭州地區(qū)的地質(zhì)條件及早期施工的經(jīng)驗(yàn)，本次注漿施工采用的其他主要參數(shù)為：水灰比0.7，水玻璃與水泥漿的體積比為1∶（2.0～2.5），注漿壓力0.3～0.5 MPa，水泥漿流量14～16 L/min，水玻璃流量5～10 L/min，相鄰孔位注漿間隔＞2 d。

3 結(jié)果與討論

3.1 隧道變形分析

現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)地鐵隧道多為預(yù)制混凝土管片和高強(qiáng)螺栓連接的盾構(gòu)隧道，對(duì)變形較為敏感。隨著基坑開(kāi)挖，隧道管片收斂變形及沉降均逐漸加劇，與早期研究結(jié)論一致[6]。截至施工前，受影響隧道沉降已達(dá)到－14.1 mm，全斷面水平徑向變形最大已達(dá)到66.8 mm，較圖3更為嚴(yán)重。

環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)導(dǎo)致的剪切變形及縱向變形導(dǎo)致的張開(kāi)量等，會(huì)影響環(huán)縫的滲漏水及縱向螺栓處的混凝土破損等。根據(jù)相關(guān)研究及工程經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)橢變徑向變形達(dá)到62.4 mm左右時(shí)，螺栓開(kāi)始屈服。據(jù)此，受基坑開(kāi)挖影響，鄰近隧道下行線區(qū)段共計(jì)有12環(huán)管片的橢變徑向直徑達(dá)到或超過(guò)橢變限制值，環(huán)向螺栓進(jìn)入屈服范圍，占比達(dá)到7.74%，嚴(yán)重影響隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及地鐵運(yùn)營(yíng)安全。

3.2 注漿整治效果

由于本工程區(qū)域地質(zhì)條件較差，并且考慮到對(duì)隧道管片整體性的保護(hù)，施工中將單次整治效果控制在－3 mm以內(nèi)，以減小對(duì)運(yùn)營(yíng)隧道的擾動(dòng)。微擾動(dòng)施工過(guò)程中，漿液使隧道周圍土體開(kāi)裂，對(duì)隧道產(chǎn)生側(cè)向壓力，導(dǎo)致管片水平方向受力增加。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，除50環(huán)外，整治前收斂變形量超過(guò)60 mm的管片最大收斂徑長(zhǎng)與標(biāo)準(zhǔn)圓差值均降低到60 mm以下，整治效果明顯（圖5）。

圖5 整治前后隧道管片水平收斂情況

Liu等[7]學(xué)者對(duì)南京地鐵2號(hào)線的微擾動(dòng)整治研究表明：微擾動(dòng)注漿對(duì)地鐵水平收斂的影響除上述修正階段外，還包含整治完成后隧道管片的回彈階段，并且二階段的回彈量可以達(dá)到一階段修正總量的30%。

然而，本次施工中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的穩(wěn)定，隧道管片的回彈并不明顯，這可能是因?yàn)椋罕敬巫{整治范圍較小（24環(huán)），而注漿孔數(shù)較多（96孔），且每次注漿量較少，因此對(duì)整治區(qū)域的地質(zhì)改良加固效果較好，限制了施工完成后的管片回彈。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)采用微擾動(dòng)注漿工藝對(duì)受基坑開(kāi)挖影響，而產(chǎn)生變形的隧道進(jìn)行整治，表明：微擾動(dòng)注漿工藝可以有效加固管片周邊土體，改善隧道的受力情況；對(duì)于隧道管片的收斂變形，微擾動(dòng)注漿整治效果明顯，對(duì)變形較大的隧道有較好的改善、加固作用；通過(guò)對(duì)施工參數(shù)、過(guò)程的控制，可以在一定程度上減少施工完成后隧道管片的回彈情況。

然而，微擾動(dòng)注漿工藝還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步探究：雖然通過(guò)控制施工參數(shù)及流程可以在一定程度上減少施工完成后的管片回彈，但其具體機(jī)理仍是不明確的；對(duì)于變形大的管片，僅采用微擾動(dòng)注漿很難將其變形完全控制，而一旦過(guò)量注漿還可能引起隧道內(nèi)冒漿、掉塊、裂縫加劇等情況，對(duì)于這種變形嚴(yán)重的管片可能需要聯(lián)合其他工法對(duì)隧道進(jìn)行保護(hù)加固。