針對地面出入式盾構法隧道同步注漿工藝模擬試驗分析

引言：地面出入式盾構法隧道施工技術作為一種全新的盾構施工工法，存在諸多施工技術難點。通過對地面出入式盾構法隧道特殊工況條件下的同步注漿效果及注漿參數的研究分析，得出采用現有傳統同步注漿工藝在地面出入式盾構法隧道工況中的改進建議及施工參數。

地面出入式盾構法隧道工法作為一項盾構施工領域的全新技術，免去了施工工作井及深埋明挖段帶來的不利影響和投入，大大節約成本、節省工期、減小對周邊環境的影響。施工過程中主要存在2項技術難點。

1）隧道在負覆土、零覆土、超淺覆土階段周圍土體變形、管片受力狀態均不同于常規盾構隧道施工，對同步注漿施工質量提出了更高要求。

2）周圍地層圍壓較小的情況下，需嚴格控制注漿壓力以滿足隧道的上浮要求。

一、同步注漿工藝

同步注漿工藝是盾構施工工法中必不可少的工序，是控制地面沉降和隧道穩定的關鍵。盾構法隧道同步注漿工藝在盾構掘進的同時，通過注漿泵的泵壓作用，把一定工作性能和強度的漿液注入盾尾后管片環外空隙之中，達到填充盾尾建筑空隙、減小地面沉降、提高整體隧道穩定、輔助隧道防水等目的，盾構同步注漿原理。

盾構同步注漿一般采用4點注漿，盾構機在盾尾殼體部位配備4個注漿孔，采用地面出入式盾構法隧道施工，在負覆土、零覆土、超淺覆土工況條件下，漿液必須具備良好的流動填充性能，結合合理的施工控制參數，保證漿液在一定（較小）注漿壓力條件下在管片壁后的流動距離，從而使漿液完整地包裹住管片，形成一層致密的保護層，地面出入式盾構法隧道負覆土工況。

二、模擬試驗目的及設計原理

針對地面出入式盾構工法的施工特點，為摸索傳統同步注漿工藝在地面出入式盾構工法特殊工況條件下的施工效果，開展同步注漿模擬試驗，模擬試驗的目的如下。

1）模擬傳統同步注漿工藝（厚漿及液態漿）在不同工況條件下（即負覆土、零覆土、超淺覆土）的注漿填充效果。

2）分析比較不同工藝在地面出入式盾構工法特殊工況條件下的優劣，并對新型漿液材料性能指標設計提供指導依據。

3）進行不同注漿孔位模擬試驗，得出不同注漿孔位條件下的注漿填充效果。

4）試驗過程中采集不同模擬工況條件下的注漿壓力，分析研究不同漿液類型、不同工況條件下合理注漿壓力參數。

模擬試驗通過設計1套同步注漿裝置來實現。試驗裝置中的模擬盾殼外徑為850mm，模擬管片外徑為730mm，模擬盾殼與模擬管片連接后形成單邊60mm的建筑空隙。

三、模擬試驗

3.1 試驗工況

地面出入式盾構法隧道施工過程中，盾構推進始發與到達時，盾構機從負覆土狀態逐步進入土體（按盾構埋深條件均為灰色淤泥質粉土）。實際施工中厚漿注入率為110%，液態漿注入率為200%。根據實際施工中盾構推進平均速度，本次模擬試驗中，取推進速度為3～4cm/min。綜上試驗要求，試驗工況設計見表1。

四、結語

通過本次模擬試驗得出如下結論及建議。

1）厚漿總體注漿效果要優于液態漿，具體表現在淺覆土及負覆土工況條件下漿液不易流失，充填更加均勻。

2）試驗結果可以看出，在漿液材料的選擇上，應以厚漿為基礎，重點優化漿液材料的流動填充性能與早期強度性能，避免注漿層不均勻、產生對周圍土體過度擠壓，并及時獲得一定的早期強度，提高成環隧道結構的穩定。

3）試驗結果得出，注漿工藝中的關鍵施工參數為注漿壓力與注漿孔位。超淺覆土工況，為確保充分填充，應采用4點同步注漿。零覆土與負覆土工況宜采用下部2點注漿。注漿壓力根據地層圍壓情況，本次模擬試驗注漿壓力略大于地層壓力0.004～0.015MPa，實際工程應用中應根據試驗段推進參數進行合理調整。

參考文獻

[1]張云，般宗澤，徐永福.盾構法隧道引起的地表變形分析.巖石力學與工程學報. 2002，21（3）.

[2]黃宏偉.張冬梅.盾構隧道施工引起的地表沉降及現場監測.巖石力學與工程學報， 2001，2.

（作者單位：成都地鐵有限責任公司建設分公司）