地鐵盾構區間二次注漿施工技術

高穎

摘要：二次注漿技術在穿越江河等地質中應用極少，文章通過對二次注漿技術漿液材料性質、注漿壓力、注漿量等進行分析探討，并結合工程實踐的運用，提出了關于二次注漿的一些實踐經驗，作為類似工程的參考和借鑒。

Abstract： Secondary grouting technology is rarely used in crossing rivers and other geological， based on the analysis and discussion of slurry material properties， grouting pressure， grouting quantity of secondary grouting technology and combined with the engineering practice， some practical experiences about the secondary grouting are put forward as references for similar projects.

關鍵詞：隧道工程；地鐵；盾構；二次注漿

Key words： tunnel engineering；metro；shield；secondary grouting

中圖分類號：U455.43 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0098-03

0 引言

地鐵盾構區間二次注漿施工技術，是針對受不同地層掘進參數、同步注漿裝備及管理等因素影響，造成的盾構隧道管片背后充填不密實，可能誘發涌砂、管片錯臺、漏水、地面沉降超限等問題，通過隧道內對管片背后空隙進行二次補強注漿，形成一道外圍防水層，提高防水效果，有效控制盾構通過后后期沉降，保證盾構機安全、順利、高效掘進的施工工藝。

1 工程概況

1.1 項目施工內容

武漢市軌道交通8號線一期土建施工部分BT項目三標段施工任務，主要包含一站一區間，即徐家棚站、黃浦路站～徐家棚站越江盾構區間。區間長度為3185.545m，其中越江隧道長度為約1750m。盾構管片環外徑Φ12.1m，內徑Φ11.1m，管片厚度500mm；管片采用通用楔形環，每一環由封頂塊（F）、鄰接塊（L1）、鄰接塊（L2）及標準塊（B1）～（B5）共8塊管片組成；管片環平均幅寬2.0m，楔形量52mm，采用雙面楔形設計。區間平面圖如圖1。

1.2 水文、地質情況

盾構從武昌徐家棚站進行始發，過江進入漢口黃浦路站接收。8號線一期工程在長江二橋上游約450m處下穿長江，越江區間隧道約3185.545m，隧道穿越江面寬度約1500m，隧道外徑12.1m，平面最小曲線半徑700m。越江隧道縱斷面最大縱坡+27.49‰，最大覆土36.5m；江中最大覆土21.2m，最小覆土11.04m，水深最大處可達31.92m（按長江武漢段警戒水位27.3m），最深處位于水下59.28m；水土壓力極限值6.74bar。

1.3 盾構區間二次注漿范圍

為確保黃浦路站～徐家棚站越江盾構區間安全質量，隧道采用二次注漿施工技術。區間隧道注漿長度約3185.545m。根據沉降監控數據，對盾構通過后4～6環進行二次注漿，漿液采用快硬性水泥-水玻璃雙液漿。

2 施工工藝流程

隧道二次注漿施工工藝流程見圖2。

3 施工準備

3.1 施工機具設備準備，見表1。

3.2 勞動力配置

成立注漿作業班組負責二次注漿工作，其中組長1人，組員4人，合計5人。

4 施工關鍵技術

4.1 施工總體方案

4.1.1 注入開孔

①開孔原則：管片二次注漿開孔遵循隔環開孔原則，若相鄰兩環之間連續出現沉降過大，漏水現象，則不必遵循隔環開孔的原則。

②開孔安閥：根據地層情況及處理目的不同，開孔方式有兩種：一是只打穿吊裝孔，安裝球閥（見圖3），在管片背后注漿；二是打穿吊裝孔后，裝小導管，再安裝球閥，對較深層土體注漿。

4.1.2 注入材料及漿液配比

二次注漿材料應根據地質地層、隧道埋深及地下水情況的不同進行選擇，一般為水泥漿液或者水玻璃水泥漿液。

①水泥漿液（單液漿）：宜用42.5級以上的硅酸鹽水泥。水灰比根據漏水、沉降情況而定，一般采用1.5：1、1：1、0.75：1、0.5：1等幾種。灌注過程中，應經常攪拌，為提高漿液的早期強度，可摻入各種早強劑或其他外摻劑。

②雙液漿（水玻璃水泥漿液）：水玻璃水泥漿液宜使用模數2.4～2.8，濃度35～40°Be左右的水玻璃。與水泥配合比一般為1：1.15、1：1.5等。將水玻璃徐徐倒入水泥中，攪拌均勻即可。

③拌制后漿液必須滿足工程使用如下要求：

1）注漿作業的全過程不易產生離析。

2）具有較好的流動性，易于注漿施工。

3）注漿后漿液固化的體積變化小，即凝固收縮率小。

4）有較好的不透水性能。

5）注漿后能很快超過土層的強度。

4.1.3 注入壓力

注漿壓力一般視地質情況和覆土深度而定，壓力一般控制在0.15～0.25MPa，避免對土體產生大的擾動。每0.5m3混合漿液中應摻加約2.5kg膨潤土，以便達到潤滑作用。

4.1.4 注漿方法和方式

①最好采用同步注漿和二次注漿相結合的背后注漿方式在硬巖地段盾構注漿，制定漿液配比時應充分考慮強度、固結率、離析率、砂漿稠度等指標的影響，其凝膠時間宜延長并控制在5～12h，地下水發育時，漿液的凝膠時間宜調短。

②在自穩能力較差的強風化、全風化巖地層和黏土層，盾構注漿單液漿和雙液漿都可選，凝膠時間適當縮短為4～7h，同步注漿壓力為0.15～0.2MPa，局部管片出現漏水、沉降過大處需進行二次注漿，壓力調整為0.15～0.25MPa，必要時采取地層加固輔助施工措施。

③在富含水地層中注漿要求能迅速阻水，快速充填，故要求漿液凝固時間短，黏性大，保水性強，不離析，凝膠時間宜控制在4～6h。

④在盾構始發和到達段，總體上要求縮短漿液凝膠時間，以便在填充地層的同時能盡早獲得漿液固結體強度，保證開挖面安全并防止從洞口處漏漿。

⑤二次注漿距盾尾越近，則固定管環位置越準確，但是，越近會造成雙液漿進入盾尾刷和同步注漿排漿口，破壞盾尾刷密封和阻斷同步注漿管道。施工中，雙液注漿孔位置宜在距離盾尾4～6環范圍內的管片中進行選擇。

⑥當地下水特別豐富時，需要對地下水進行封堵。這時需要將注漿液的凝膠時間調至4～15min，必要時采用水泥水玻璃雙液漿。

4.1.5 控制管片上浮

用二次注雙液漿可在管片與圍巖之間形成結塊，在同步注漿的漿液未凝固之前，雙液漿凝固的結塊鑲嵌在管片和圍巖之間，這樣就基本控制了管片的上浮。雙液漿選用水泥漿和水玻璃，壓力≤2.5MPa，漿液凝固時間調整在20s左右。

4.1.6 防水堵漏

根據隧道里漏水情況選擇合適的漿液和注漿壓力很重要，在硬巖段和單個大漏水點處一般選用雙液漿，漿液凝固時間控制在60～120s；在軟土層選用單液漿，或凝固時間在5～10min的可塑型漿液，用水灰比1∶1的水泥漿，注漿壓力≤2.5MPa。

4.2 施工控制標準及要點

4.2.1 控制標準

①注漿結束標準：注漿壓力達到設計壓力后，停止注入；注漿壓力未達到設計壓力，但注漿量達到設計注漿量；根據監測情況判斷是否需要繼續注漿。

②主要采用分析法，即根據注漿壓力—注漿量—注漿時間曲線，結合監測結果分析判斷。

③控制地表沉降在范圍+1～-3cm內，減少隧道管片背后漏水。

4.2.2 控制要點

①進行詳細的漿材配比試驗，選定合適的注漿材料，添加劑及漿液配比，保證所選漿材各物理力學指標滿足設計的工程要求；注漿前檢查壓力表完好，不允許超壓注漿。

②制定詳細的注漿施工設計和工藝流程及注漿質量控制程序，并嚴格執行。

③根據洞內管片襯砌變形和地面及周圍構筑物變形監測結果，及時進行信息反饋，修正注漿參數和施工方法，發現情況及時解決。

④做好注漿設備的維修保養、注漿材料供應，以保證注漿作業順利連續不中斷進行。

⑤做好注漿孔的密封，保證其不滲漏水。

⑥嚴格控制水泥漿的水灰比、注漿壓力、注漿量。注漿壓力的設定原則一般為地下水靜止水壓力與靜止土壓力之和的1.1～1.2倍；注漿過程中，應注意沖擊數與壓力值的變化，由此判斷是否堵管或堵管的位置。

4.3 施工中常見的問題及對策

4.3.1 注漿管堵塞預防措施

在開始注漿前，可先注入足量的膨潤土漿液，潤滑注漿管，以減少砂漿在管內的摩檫，防止注漿管堵塞，保證注漿作業順利連續不中斷進行；每次注完漿后，及時清洗注漿系統；停機時需注入膨潤土，防止堵管。

4.3.2 因注漿壓力過大使地層和管片發生隆起和變形的預防措施

在注漿施工控制的三個參數中，以注漿壓力為主控項。二次注漿壓力一般比同步注漿壓力高出0.01～0.03MPa，但是還應根據隧道覆土厚度、地下水的壓力及管片的強度進行調整。考慮綜合因素，注漿的速度約為25L/min。分析注漿效果，反饋指導下次注漿。

4.3.3 盾尾漏漿預防措施

盾尾出現漏漿時，應減小注漿壓力，同時加強盾尾密封油脂的注入；若還未解決，則停止注漿，待調整好加大盾尾密封油脂注入量和注入壓力后方可進行同步注漿和掘進；也可改變注漿孔位置以減少竄漿發生。

5 結語

二次注漿是盾構施工的關鍵環節，控制好盾構二次注漿，可以及時彌補同步注漿的不足，保證工程自身及周邊環境的穩定與安全。在黃浦路站～徐家棚站盾構區間穿越長江的施工過程中，通過對盾構二次注漿時間、注漿壓力及注漿量的控制，有效減少了地面沉降、管片錯臺及開裂、隧道滲漏水現象的產生。黃浦路站～徐家棚站盾構區間在長江中施做的成功，為今后盾構在穿越長江、河流中的掘進工作提供了有力的技術支持及寶貴的經驗。

參考文獻：

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