針對(duì)地面出入式盾構(gòu)法隧道同步注漿工藝模擬試驗(yàn)分析

引言：地面出入式盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)作為一種全新的盾構(gòu)施工工法，存在諸多施工技術(shù)難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)地面出入式盾構(gòu)法隧道特殊工況條件下的同步注漿效果及注漿參數(shù)的研究分析，得出采用現(xiàn)有傳統(tǒng)同步注漿工藝在地面出入式盾構(gòu)法隧道工況中的改進(jìn)建議及施工參數(shù)。

地面出入式盾構(gòu)法隧道工法作為一項(xiàng)盾構(gòu)施工領(lǐng)域的全新技術(shù)，免去了施工工作井及深埋明挖段帶來(lái)的不利影響和投入，大大節(jié)約成本、節(jié)省工期、減小對(duì)周邊環(huán)境的影響。施工過(guò)程中主要存在2項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)。

1）隧道在負(fù)覆土、零覆土、超淺覆土階段周?chē)馏w變形、管片受力狀態(tài)均不同于常規(guī)盾構(gòu)隧道施工，對(duì)同步注漿施工質(zhì)量提出了更高要求。

2）周?chē)貙訃鷫狠^小的情況下，需嚴(yán)格控制注漿壓力以滿(mǎn)足隧道的上浮要求。

一、同步注漿工藝

同步注漿工藝是盾構(gòu)施工工法中必不可少的工序，是控制地面沉降和隧道穩(wěn)定的關(guān)鍵。盾構(gòu)法隧道同步注漿工藝在盾構(gòu)掘進(jìn)的同時(shí)，通過(guò)注漿泵的泵壓作用，把一定工作性能和強(qiáng)度的漿液注入盾尾后管片環(huán)外空隙之中，達(dá)到填充盾尾建筑空隙、減小地面沉降、提高整體隧道穩(wěn)定、輔助隧道防水等目的，盾構(gòu)同步注漿原理。

盾構(gòu)同步注漿一般采用4點(diǎn)注漿，盾構(gòu)機(jī)在盾尾殼體部位配備4個(gè)注漿孔，采用地面出入式盾構(gòu)法隧道施工，在負(fù)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(dòng)填充性能，結(jié)合合理的施工控制參數(shù)，保證漿液在一定（較小）注漿壓力條件下在管片壁后的流動(dòng)距離，從而使?jié){液完整地包裹住管片，形成一層致密的保護(hù)層，地面出入式盾構(gòu)法隧道負(fù)覆土工況。

二、模擬試驗(yàn)?zāi)康募霸O(shè)計(jì)原理

針對(duì)地面出入式盾構(gòu)工法的施工特點(diǎn)，為摸索傳統(tǒng)同步注漿工藝在地面出入式盾構(gòu)工法特殊工況條件下的施工效果，開(kāi)展同步注漿模擬試驗(yàn)，模擬試驗(yàn)的目的如下。

1）模擬傳統(tǒng)同步注漿工藝（厚漿及液態(tài)漿）在不同工況條件下（即負(fù)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(gòu)工法特殊工況條件下的優(yōu)劣，并對(duì)新型漿液材料性能指標(biāo)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依據(jù)。

3）進(jìn)行不同注漿孔位模擬試驗(yàn)，得出不同注漿孔位條件下的注漿填充效果。

4）試驗(yàn)過(guò)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(lèi)型、不同工況條件下合理注漿壓力參數(shù)。

模擬試驗(yàn)通過(guò)設(shè)計(jì)1套同步注漿裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)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(yàn)

3.1 試驗(yàn)工況

地面出入式盾構(gòu)法隧道施工過(guò)程中，盾構(gòu)推進(jìn)始發(fā)與到達(dá)時(shí)，盾構(gòu)機(jī)從負(fù)覆土狀態(tài)逐步進(jìn)入土體（按盾構(gòu)埋深條件均為灰色淤泥質(zhì)粉土）。實(shí)際施工中厚漿注入率為110%，液態(tài)漿注入率為200%。根據(jù)實(shí)際施工中盾構(gòu)推進(jìn)平均速度，本次模擬試驗(yàn)中，取推進(jìn)速度為3～4cm/min。綜上試驗(yàn)要求，試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次模擬試驗(yàn)得出如下結(jié)論及建議。

1）厚漿總體注漿效果要優(yōu)于液態(tài)漿，具體表現(xiàn)在淺覆土及負(fù)覆土工況條件下漿液不易流失，充填更加均勻。

2）試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在漿液材料的選擇上，應(yīng)以厚漿為基礎(chǔ)，重點(diǎn)優(yōu)化漿液材料的流動(dòng)填充性能與早期強(qiáng)度性能，避免注漿層不均勻、產(chǎn)生對(duì)周?chē)馏w過(guò)度擠壓，并及時(shí)獲得一定的早期強(qiáng)度，提高成環(huán)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3）試驗(yàn)結(jié)果得出，注漿工藝中的關(guān)鍵施工參數(shù)為注漿壓力與注漿孔位。超淺覆土工況，為確保充分填充，應(yīng)采用4點(diǎn)同步注漿。零覆土與負(fù)覆土工況宜采用下部2點(diǎn)注漿。注漿壓力根據(jù)地層圍壓情況，本次模擬試驗(yàn)注漿壓力略大于地層壓力0.004～0.015MPa，實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)段推進(jìn)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：成都地鐵有限責(zé)任公司建設(shè)分公司）