盾构区间同步注浆施工技术

盾构区间同步注浆施工技术

吴阳

吴阳

(中铁七局集团第六工程有限公司辽宁沈阳110179)

摘要：盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表、建筑物以及管线沉降的重要原因。为了减少和防止沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入浆液材料充填盾尾环形空隙。本文以某地体隧道盾构施工为例，重点探讨了同步注浆参数的选择与注浆施工控制要点。

关键词：盾构区间；同步注浆；注浆参数；施工技术

一、工程概况

某地铁9号线A站-B站区间右线全长1382.858m，其中盾构区间长1231.434m；区间左线全长1321.687m，其中盾构区间长1161.488m；盾构区间隧道设计断面为圆形，外径6m，内径5.4m。隧道轨顶设计标高17.75～25.00m，隧道结构顶标高22.75～30.00m，隧道结构底标高16.75～24.00m，隧道埋深16.0～23.5m，覆土厚10.0～17.5m。

本区间线路地形较平坦，地面标高39.40～41.30m。盾构区间采用盾尾同步注浆。

二、同步注浆目的和存在的风险

同步注浆是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管，在盾构向前推进、管片背部建筑空隙形成的同时进行，浆液在空隙形成的瞬间及时填充，从而使周围土体及时获得支撑。可有效地防止岩土的坍塌，控制地表的沉降。在地层稳定性差，采用EPB模式掘进时，同步注浆的重要性更加突出和明显。

由于盾构主机的外径6260mm大于管片的直径6000mm,当盾构机外壳脱离管片后,管片与天然土体之间将存在一定的建筑空隙,这种空隙的存在,将导致以下不利后果:盾构施工引起地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，导致地表、建筑物以及管线沉降。进行同步注浆的目的是：尽早填充地层，减少地表沉陷量，保证周围环境的安全。确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密实性。作为衬砌防水的第一道防线，提供长期、均质、稳定的防水功能。作为隧道衬砌结构的加强层，使其具有耐久性和一定的强度。同步注浆存在的风险分析如下：

（1）注浆材料和浆液配方选取风险。主要表现在注浆材料的流动性、浆液的凝胶时间、浆液的固结体强度等特性的控制。注浆材料和浆液配方的选取直接关系到注浆施工效果的好坏，不同地层对注浆材料的选取要求不同。

（2）注浆参数选取风险。主要表现在控制注浆压力、注浆量、注浆速率和注浆时间等方面。注浆参数的选取关系到注浆效果的好坏以及对周围环境的影响。

（3）注浆施工风险。主要表现在注浆施工的准备是否完善、浆液的配置以及浆液的存储与运输等方面。注浆施工是注浆效果能否达到设计要求的关键。

（4）注浆效果评价风险。主要表现在注浆监测手段是否合理、注浆量是否满足设计要求以及注浆检测等方面。注浆效果评价是检验注浆材料、注浆参数、注浆施工是否合理的重要环节，注浆效果评价的好坏直接关系到注浆的成功与否。

三、盾构区间同步注浆施工技术

（一）同步注浆参数的选择

1、注浆量及注浆压力的设定

盾构始发时，注浆量根据公式Q＝V×λ进行计算，其中由于地层为富水砂层，通过对地质勘察报告中该种地层的孔隙比，渗透性分析，λ的取值2.5～3.0来进行取值，通过计算，每环注浆量在6.5～8.1m3；注浆压力的设定首先根据地层及地下水位的情况计算出泥水仓的压力，该压力根据公式计算出泥水仓压力为1.92BAR，为了确保浆液能充分填充盾尾间隙，同步注浆的压力要大于静止水土压力，但同时要防止同步注浆压力过大而使浆液窜到刀盘仓库，造成不必要的浪费及防止发生抱盾尾或盾壳的现象的发生，通过以上计算及分析，初步拟定注浆压力2.5bar～3.5bar,来进行控制。通过对试掘进的地表沉降的结果对相关参数进行调整与校正。

2、注浆速度的控制

注浆量及压力设定后，根据掘进的速度要控制注浆的速度，每环注浆量注完的时间要与掘进的时间相匹配，原来同种地层的掘进的速度分析，1.2米的管片每环的掘进时间一般在25～30min范围内，因此初步确定同步注浆的流量控制在250～300L/min的速度范围内，通过流量的分析控制每个注浆泵的注浆次数在180～240次，同时要试掘进施工时的掘进时间对注浆速度进行调整与校正。

3、注浆材料及浆液配比

根据盾构区间的地质条件、工程特点以及盾构机械的型式,浆液应具备以下性能:（1）良好的长期稳定性及流动性,并能保证适当的初凝时间,以适应盾构施工以及远距离输送的要求。（2）良好的充填性能。（3）在满足注浆施工的前提下,尽可能早地获得高于地层的早期强度。（4）浆液在地下水环境中,不易产生稀释现象。（5）浆液固结后体积收缩小,泌水率小。（6）原材料来源丰富、经济,施工管理方便,并能满足施工自动化技术要求。（7）浆液无公害,价格便宜。

根据地层的相关条件及泥水盾构的特点，在施工时设计了两种形式的配合比，根据掘进时的情况进行适当调整。

备注：①表中C表示水泥，F表示粉煤灰，S表示砂，B表示膨润土，W表示水；

4、浆液的技术指标

考虑到区间为泥水盾构掘进，采用胶凝时间较短的浆液进行填充管片与地层间的空隙，能有效的防止管片渗水的发生，并达到管片环的是期稳定和稳定隧道蛇行的目的，根据以上要求，试配的凝结时间为4～6小时，稠度为9～11cm,流动度18～20cm。

5、注浆结束标准

双控标准:注浆压力达到设计压力,注浆量达到理论注浆量的90%以上。注浆效果检查主要采用分析法,即根据P-Q-t曲线,结合衬砌、地表及周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。拱顶部分采用超声波探测法,通过频谱分析进行检查,对未满足要求的部位,进行补充注浆。

（二）同步注浆注意事项

1、拌料时，砂、水泥、水、膨润土要按照正确顺序进行投料；浆液的搅拌时间要连续，不能间断；

2、注浆设计压力是指注浆孔孔口压力，而不是泵的工作压力；

3、在注浆前要认真检查注浆泵能否正常工作，注浆管路是否畅通，注浆管的接头是否牢固，压力显示系统是否正确无误；

4、正常情况下浆液要从管片的对称位置注入，防止产生偏压使管片发生错台或损坏；

5、注浆过程中要密切关注管片的变形情况，若发现管片有破损、错台、上浮等现象应立即停止注浆；

6、注浆时，若在不提高注浆压力而注浆量很大，或注浆压力突然减小时应检查是否发生了漏浆或注入掌子面，若发生前述现象应停止注浆，妥善处理后再继续注入；

7、注浆过程中，应注意冲击数与压力值的变化，由此判断是否堵管或堵管的位置。如果压力值遽然升高，盾尾堵管的可能性较大，如果压力值不变，冲击数不发生变化，可能是盾尾与泵之间或泵与砂浆罐之间堵管。堵管应及时清理，避免因耽搁时间过长造成浆液凝固而难以清理的现象；

8、作业完毕后，搅拌机、运输机、泵、注浆管路必须及时清理干净。若连续作业，每一个工作班在交接班前清理一次；若掘进作业中止，必须马上清理干净；

9、在需要长时间停机时，必须拆除注浆管路，将注浆管路清洗干净；砂浆注浆罐内若有余料，用注浆机将砂浆输入砂浆罐车，吊出地面进行处理。

10、在注浆前，要安设应变片或埋设收敛点。注浆过程中，随时观察结构的变形、位移情况。如果出现位移变化加速，或管片发生错台损坏的情形时，应立即停止注浆，并迅速采取措施，修正注浆参数。

结束语

参考文献

[1]孙立功,金花,庞旭卿,郭亚宇.广州地铁3号线盾构区间同步注浆施工技术[J].铁道标准设计,2010年10期.

[2]毛盛昌,周兆勇.富水砂层泥水盾构同步注浆施工技术[J].西部探矿工程,2014年5期.