地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术

地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术

邱家松

（中交二航局成都城市建设工程有限公司，四川 成都 610000）

摘要：为了讨论地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术的实际应用效果，通过工程实例的介绍，概述了同步注浆施工技术的原理，分析了注浆管理和技术应用的重要意义，探究了地铁盾构隧道掘进中的同步注浆与二次注浆技术的实际应用方法，最终得出在地铁盾构隧道掘进中采用同步注浆施工技术，能有效预防地层变形，提升工程的稳定可靠性的结论。

关键词：地铁；盾构隧道；同步注浆技术　　文献标识码：A　　中图分类号：U231

文章编号：2096-4137（2020）02-101-02　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2020.02.37

Synchronous grouting construction technology for metro shield tunneling

QIU Jiasong

(Chengdu Urban Construction Engineering Co., Ltd, Chengdu 610000, China)

Abstract: To discuss the practical application effect of synchronous grouting construction technology in metro shield tunneling, the paper introduce engineering examples, summarize the principle of synchronous grouting construction technology. The significance of grouting management and technology application is analyzed, the practical application method of synchronous grouting and secondary grouting technology in metro shield tunneling is explored, At last, it is concluded that the use of synchronous grouting construction technology in shield tunneling can effectively prevent the formation deformation, and improve the stability and reliability of the project.

Keywords: metro; shield tunnel; synchronous grouting technology

0　引言

现阶段，地铁施工过程中盾构法得到了广泛使用，主要是因为其施工效率快，对附近环境造成的扰动较小。通过大量实践可发现，岩体会受到来自盾构机振和刀盘切削的影响，加上其和管片间有缝隙，容易出现地表沉降的状况，从而引发安全隐患。因此，实际施工中完善壁后注浆工作意义重大。

1　项目概况

我国某城市地铁9号线一期第10座车站，区间总长1005.62m。其中正线线路最小曲线半径为342m；线间距为12～15m；最大和最小覆土埋深分别为17m、10m。采用盾构法施工穿越的地层主要有风化岩泥层与密实、中密、稍密卵石层。

2　地铁盾构同步注浆技术施工原理

地铁隧道施工中采用的盾构法，其实是暗挖法的重要组成。它通过盾构掘进机来完成所有施工，具体施工工序包括：掘进工作、管片安装、注浆工作、盾尾脱出、浆液凝固。应用此技术后，并不会对周围的交通造成较大影响，而且能避免地表过度沉降和噪声污染，在竖井口周围进行集中振动，并不会因为隧道埋深加大工程开销，降低施工风险。

通过探究施工实践可发现，管片衬砌外径若小于盾构机刀盘直径，一旦管片自盾尾脱离，它和岩体间会出现缝隙，通常为9～15cm，这时后者并不会有任何支护，难免会发生位移，从而引发地面沉降，为施工安全带来威胁，合理进行壁后注浆对补充缝隙有着十分重要的意义。

壁后注浆可划分成两大类：一是一次注浆，二是二次注浆。其中，前者还能划分出3小类：即时、后方以及同步注浆。现实使用中，如果施工要穿越的地层稳定性较差，优先考虑的就是采用同步注浆技术，防止出现变形和地表沉降状况，确保施工各项工作的有序进行。3　注浆管理3.1　一次注浆

简单来讲，一次注浆就是同步注浆，发现缝隙后第一时间展开注浆工作，对其进行填补。通常采用以下两种方式：一是由注浆管填入；二是从管片上的注浆孔填入。但因为前者是在盾构外部插入注浆管，若内部存在垃圾杂物，极易引发堵塞问题，此方式属于完全同步注浆。后者则是在管片从盾尾掉落后再实施注浆，属于半同步注浆。施工流程：首先，一环的掘进工作结束后，马上通过管片注浆孔完成注浆；其次，实施后方注浆，掘进进行到数环后，再通过管片注浆孔完成注浆。一般状况下，此方法通常会用于稳定性良好的软岩施工中。总之，注浆工作要做到具体问题具体分析，要结合地质层特征、使用的机械设施等方面选用注浆方式。

3.2　二次注浆

其是一种优化技术，为改善一次注浆而服务，作用体现在以下3方面：①对缝隙进行查漏补缺；②对由浆液收缩引发的体积改变进行填充；③为提高附近地层的支持力而实施的填充。需要注意的是，要想发挥①②作用，选用的浆液参照一次注浆的标准进行即可，发挥③的作用则要选择科学的化学浆液。

3.3　注浆压力和注浆量

要想注浆管理工作取得理想效果，必须要合理控制注浆压力和使用量。所谓控制注浆压力，就是在合理的压力下，严格控制注浆量；控制注浆量则是在确保注浆量适量的基础上，协调控制压力。隧道施工过程中，一般会采用：①注浆量，由于其容易被外界因素所干扰（比如掘进路线、浆液类型等），所以准确运算出用量是有一定难度的；②注浆压力，决定其先要兼顾到盾构方式、水压和浆液特点等方面，再做出正确判断。由于施工人员已具有一定的实践经验，往往会确定在200～300N/m2，间隙水压大约为210kN/m2。为达

2020年第２期　 中国高新科技　 101

建筑交通 　BUILDING ＆ TRAFFIC

到预期目标，必须要取不同数值进行反复实验，从而确保工程质量。

4　地铁盾构隧道掘进中的同步注浆与二次注浆4.1　同步注浆的实施

实施同步注浆，主要是为了防止地面沉降，用其来补充管片圆环和盾构之间的缝隙，这是地铁盾构掘进工作中非常关键的一步。选用渗水性能好和易性最佳而且强度满足要求的浆液，同时适时、适量、平均注入，参考地层变化检测数据与压浆过程中的压力值来设计压浆参数，同步注浆从位于盾尾的注浆管填入。结合实践成功经验和施工中地质的实际情况，此项目选用水泥砂浆为同步注浆浆液，对特殊路段根据情况选择和二次补压浆类似的双浆液，把注浆压力控制在0.4～0.6MPa，掘进和压浆同时展开。在地铁盾构隧道掘进中，安排专门人员担任工作面的压浆工作，认真记载压力值、压入地点、压入数量等，同时对地层进行实时检测，发现变形情况后第一时间进行调整。

4.1.1　确定同步注浆配合比

单浆液作为同步注浆的主要材料，其在填入后依然会保持流动，产生不可控的注浆结果，有些部分会因此无法根据计划补充。此外，因为是地下施工，地下水也会对浆液造成一定影响，比如会被稀释。如果施工地点有丰富的地下水，还会造成浆液离析，从而降低注浆强度，引发浆液不凝结等问题，隧道上部土层在缺少有效支撑的状况下，会出现过度沉降。使用的浆液要满足以下要求：

（1）良好的和易性。搅拌轻松，方便运输，不会存在沉淀或者离析等问题。

（2）较小的收缩率。哪怕浆体出现凝结情况，但形成的体积收缩较合理，还是能防止地表变形情况发生的，一般情况下浆液固结收缩率不超过5%。

（3）强度适中。浆体在凝结前有相应的早期强度确保地层不会出现沉降情况。固结体强度1d≥0.3MPa，28d≥2.0MPa。

(4)凝固时间适当。首次凝结时间较短，并不会存在浆液流失问题，最后的凝结时间较长，所以浆体会持续性地以塑性状态存在，以防损坏盾尾装备。一般来讲，最好把凝固时间控制在4～10h，可采用预实验的方法完善配比，减少凝固时间。

4.1.2　注浆材料和浆液配比

结合盾构地段的地质特性、盾构机械方式来设置注浆材料配比。具体为：

（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∶中砂∶水∶惰性浆液=2.7∶43∶376∶1350∶3∶45。

4.1.3　注浆步骤

（1）预备工作。提前准备出所需的注浆材料，认真审查有关设施，检测压力系统状况是否良好。

（2）浆液搅拌工作。此工程搅拌站位于明挖车站附近，采用人工配料的形式，搅拌水平为25m3/h。

（3）浆液储备和运输工作。选用8m3的运输车把浆液运输到盾构地区，通过砂浆泵把其传送到盾构机7m3的储浆罐

102 　 中国高新科技　2020年第２期中，开始搅拌。此外，还要保证储浆罐与运输车干净卫生。

（4）浆液泵送。利用同步注浆系统能做到两台注浆泵一起同步注浆4个加注口，相关人员按照有关要求确定参数，对注浆量精准控制。

（5）设计参数。实施同步注浆之前，要对有关参数有一定的了解和控制，这样才能发挥出注浆的作用，有效避免地表沉降。若水土压力小于注浆压力，一般设计在1.11～1.14Pa。施工过程中，浆液必然会有所流失，所以要把注浆量控制在超过理论值的1.4～1.7倍。与此同时，为确保注浆质量，还要让掘进速度和注浆速度保持相同。直到注浆量和注浆压力均达到施工要求，方可结束注浆工作。

4.1.4　注意事项

（1）同步注浆施工中常常会遇见漏浆问题，主要以掌子面漏浆和盾尾漏浆为主，前者可通过补充膨润土改善，后者可通过棉纱堵漏来改善。

（2）处理堵管问题。此问题主要是因为浆液在管路停留的时间较长渐渐凝结，可通过更改浆液配比来解决，还要保证管路无杂物，确保其畅通无阻。

4.2　二次注浆的实施

为避免盾构后土体出现后期沉降情况，可实施二次注浆。尤其是盾构需要穿越地面建筑物、地下管路、软土层等时，补压注浆的作用更为突出。展开此工作使用的材料为水玻璃或者水泥浆双浆液，通常把注浆压力控制在0.3～0.4MPa。压浆工作要由专人承担，及时记载相关数据，同时结合地层变形检测信息提供合理应对措施，以保证压浆工作正常进行。

5　结语

综上所述，在地铁盾构隧道掘进中采用同步注浆施工技术，能有效预防地层变形，提升工程的稳定可靠性。在实际施工过程中，相关人员要结合实际情况有针对性地选用注浆材料，设计注浆参数，严格落实注浆流程。还要加强记录和检测工作，保证工程顺利完工。

作者简介：邱家松（1984-），男，四川成都人，中交二航局成都城市建设工程有限公司工程师，研究方向：盾构隧道施工。

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（责任编辑：刘振敏）