地铁盾构隧道掘进同步注浆施工技术分析

地铁盾构隧道掘进同步注浆施工技术分析

肖胤声

中铁一局集团有限公司 陕西 西安710000

摘要：目前，在地铁建设中，盾构法的应用十分广泛，其主要原因是该施工技术的施工效率高，对环境的影响小。实际工作中发现，盾构机振动和刀盘切割均会对岩石造成不同程度的冲击，且由于其与管片之间存在间隙，会引起地面沉降，从而存在安全隐患。因此，在施工过程中，一定要进行壁后注浆，以确保安全，这是一个很重要的过程。

关键词：地铁；盾构隧道掘进；同步注浆施工技术

随着我国经济的快速发展，我国城市的地铁系统也得到了快速的发展，不少城市已经开始了地铁系统的建设。在地下交通的建设中，通常都是使用盾构法，这种方法可以最大限度的减少对周围环境的影响，同时也可以提高施工效率。盾构施工因其特有的稳定和安全而成为了城市地铁施工中最常见的一种施工技术。利用盾构法可以缩短地铁施工时间，减少施工对其它交通方式的影响。但是，在盾构的施工中，我们发现，盾构机的震动、刀盘的切割等都会对岩石的稳定性造成很大的影响，而且，因为岩石与岩石之间存在裂缝，地面也会发生塌陷，给岩石的安全造成很大的威胁，因此，在使用盾构法施工时，必须对岩石的背面进行注浆，以确保工程的安全和质量。

一、地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工研究

在地铁施工中，使用盾构掘进设备，可以有效地提高施工的效率，在进行盾构施工时，主要的工序就是首先进行掘进，然后是组装管片，还要进行注浆等。在盾构施工中，同步注浆是非常重要的一道工序。通过对其进行注浆，能够稳定掩体结构，确保施工的质量与安全。在进行施工的过程中，必须要对隧道的变形与地表结构沉降等情况进行严格的监督，对施工中的各项指标展开全面的分析，之后才能采取有效的措施。

1.1应用意义

在地铁开挖过程中，注浆是一种很重要的工艺，必须将同步注浆系统与盾尾内的注浆管道相连，在盾构机推进过程中，从盾尾孔中注入浆液，其效果如下：

（1）可以填满盾尾的空隙，避免地面塌陷，从而影响到盾尾的稳定。在盾构施工过程中，往往会产生盾尾空隙，如果地面结构不够稳固，就有可能产生结构变形、地面沉降等问题。而利用同步注浆技术，则可以及时地将盾尾的空隙填满，并对岩体结构进行强化，避免地面结构沉降。

（2）可以使充填起较好的作用，可以使尾板间隙充填起较好的作用。如果作用不够大，则会导致地面构造的不稳定，从而引起管片结构的位移，造成这种位移的原因一般是因为管片的浮力大于其自身重量，此时盾尾管片有可能会上升。所以，通过同步注浆，就可以对管片衬砌结构进行加固，使其结构变得稳定，也就不会轻易发生管片上浮的问题。

（3）可以作为一种防水材料使用。许多地铁隧道项目在建设过程中会穿越高压水层，所以在建设过程中需要做好防水工作，并设置多道防护。在地层中采用超前注浆方法，对孔隙进行充填，从而达到阻止地下水渗入的目的，此外，采用喷射防水砂浆、设置塑料防水层、盲沟等方法，也能起到一定的防渗作用。在防线设置中，同步灌浆是一个重要的步骤，它的防水效果也是十分显著的。

（4）在此基础上，可在隧道中设置衬砌层，提高隧道的稳定性。在隧道施工中，应对管片衬砌结构进行处理，使其与岩体结构形成一个整体，这样结构才更稳定。通过同时注浆的方法，可以将衬砌结构和掩体结构连接在一起，既可以保证衬砌结构的质量，又可以保证施工的安全。

1.2项目概况

武汉轨道交通16号线一期工程的第十个站台，其区间长度为1815.62米。最小弯道半径为550米；线距在12-15米之间；覆盖土的最大埋深为17米，最小埋深为10米。使用盾构法施工穿越的地层主要包括了风化岩泥层与密实、中密、黏土层。

二、地铁盾构隧道掘进中的同步注浆与二次注浆

2.1同步注浆的实施

为防止地表沉陷，采用同步注浆法对管片环和盾构之间的空隙进行充填，这也是盾构施工中的关键环节。所采用的浆液要具有较好的渗水性和和易性，要选择适当的时间，均匀的注浆，要根据地层的变化和压浆的压力值来调节注浆的量，由盾尾注浆管进行填充。以过去施工的经验为基础，结合该施工区域的实际地质条件，本次注浆使用的浆液是水泥砂浆，在某些特殊路段还需要采取双浆液，注浆的压力为0.4~0.6 MPa，要同时进行压浆和压浆，对压力值，压入的数量以及地点等都要进行详细的记录。此外，还要随时检测地层状况，一旦出现变形，必须要马上做出调整。

2.2确定同步注浆配合比

本次同步注浆所采用的主要材料为单浆液，在注浆之后，其仍会持续流动一段时间，使得注浆效果难以控制，部分部位甚至无法补浆。另外，因为是在地下进行的，因此，泥浆也会受到地下水的作用，有可能被地下水冲淡。尤其是，当施工区域的地下水数量较多的时候，还有可能造成浆液的离析，此时，注浆的强度就会降低，很难凝结，对注浆质量造成影响，不能为上层结构提供足够的支撑，就有可能产生过度沉降问题。所使用的浆液必须符合以下几点要求：一，工作性要好，便于搅拌和运输，不易出现沉淀或离析；二、收缩性要小一些。即使是水泥浆凝固，为了防止地面变形，一般要求水泥浆固结收缩率小于5%。三、必须要有足够的力量。水泥浆在凝固之前，为了阻止地层沉降，需要有一定的强度。一天后，固化体的强度必须达到0.3 MPa以上，28天后，达到2.0 MPa以上。四、硬化的时机要恰当。第一次成型的时间要短一些，以免出现泥浆的损失，第二次成型的时间要长一些，使泥浆保持在塑形状态，以免对牌尾的部件造成损伤。一般需要4-10个小时的时间。要尽可能地通过预试来确定最优的配比，并控制固化时间。

2.3注浆材料和浆液配比

根据盾构施工区域的地质特征和盾构施工的机械形式，确定了灌浆剂的配比。（1）减水剂：膨润土：粉煤灰：中砂：水：水泥=1.67:83:316:1179:585:215；(2)膨润土：粉煤灰：中沙：水=2:7:43:376:1350:3。

三、注浆步骤

3.1预备工作

首先要准备好所需的灌浆材料，检查相关设备，保证高压系统正常运转。

3.2浆液搅拌工作

本项目的搅拌站为自建，位于地铁明挖车站内，搅拌速率为25立方米/小时。

3.3浆液储备和运输工作

泥浆由专用运输车辆运进隧道内，再由砂浆泵输送至盾沟机的贮浆槽中，进行搅拌。在使用之前，对储浆罐和运输车进行清洗，保证运输车和储浆罐清洁。

3.4浆液泵送

使用同步注浆系统，4个加注口由两台注浆泵同时进行注浆，设置参数，精确控制注浆量和注浆速度。

3.5设计参数

在进行注浆之前，需要对有关的参数进行确定，并在注浆过程中对其进行严格的控制，只有这样，注浆质量才能更好的避免地面沉降问题。若土壤的压力均小于灌浆压力，则一般在1.11-1.14 Pa之间。由于灌浆过程中会产生浆液损失，所以灌浆体积应为理论体积的1.4-1.7倍。同时，必须对灌浆质量进行严格的控制，并要随着隧道的推进而调节灌浆速度。只有在保证注浆量和注浆压力满足施工要求的情况下，才能完成注浆工作。

四、结语

在此基础上，对隧道进行灌浆，可以有效地改善隧道的地质条件，增强隧道的安全性和防水性。在进行地铁隧道的盾构作业时，要对实际的条件和情况进行充分的考虑，并与造价管理的要求相结合，进行注浆材料的施工工艺的选择，要确定合理的施工参数，并要对操作过程中的各种数据进行详细的记录，要时刻观察注浆的状况，并根据需要调节注浆的压力和量，确保注浆的质量，从而为地铁施工提供安全的保障，提升整个工程的质量。

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