雙液微擾動注漿在治理盾構錯縫管片收斂中的應用

蔡乾廣，賀磊

(1.南京地鐵資源開發有限責任公司，江蘇 南京 210012； 2.南京市測繪勘察研究院股份有限公司，江蘇 南京 210005)

1 引 言

外部工程施工引起地鐵盾構隧道管片的水平直徑擴張變形，嚴重影響地鐵結構安全，有必要通過微擾動注漿對隧道管片的收斂變形進行糾偏[1～4]，在隧道地表以特定的微擾動工藝向隧道管片結構外側面注入特制的漿液，同時在隧道內部使用自動化監測系統對盾構管片變形進行實時監測，使得注漿過程在起到注漿加固作用的同時，又對周邊土體的擾動最小，將注漿過程擾動對隧道結構起的位移控制到極小的程度，有效保護隧道結構及鄰近的外部工程。

以南京河西地區某深大基坑施工影響隧道結構變形為例，該基坑面積 53 000 m2、挖深 25 m，距隧道最小平距 33 m、隧道埋深 15 m～20 m，外部基坑與地鐵位置關系以及注漿孔布設平面圖如圖1所示；隧道結構處于流塑狀淤泥粉質黏土和可塑狀粉質黏土地層中，地質剖面圖如圖2所示。隧道管片為錯縫形式拼接的圓形盾構管片，外徑 6.2 m。

圖1 外部基坑與地鐵位置關系以及注漿孔布設圖

圖2 注漿區域地質剖面圖

在基坑圍護體系、降水開挖施工過程中引起隧道大量管片水平直徑擴張變形，該項目監測數據顯示盾構管片直徑相對設計最大外擴已近 70 mm。為控制隧道管片變形繼續發展，通過壁外微擾動工藝對外擴量超過 60 mm的管片進行注漿加固(下行線846～856環；上行線750～772、784～804環)，有效遏制了管片水平直徑的進一步擴張，同時還達到管片收斂回縮效果。該案例采用的雙液A液為水灰比0.6～0.7的扳制水泥漿，水泥采用PO42.5級；B液為水玻璃35°Be′中性水玻璃，模數為2.85；A液與B液的體積比為(2～3)：1。A液水泥漿泵流量為 15l/min～20l/min；B液水玻璃泵流量為 5l/min～10l/min。

本文結合實際注漿案例，在雙液注漿漿液配比、注漿壓力、注漿流速一定情況下，根據不同的地質情況及注漿孔數量進行專題研究，并在實際注漿過程中進行了應用總結，期望為后續類似工程提供有益經驗。

2 注漿實例

2.1 注漿孔位布設

(1)孔位布設原則：注漿孔布設在隧道管壁外 3 m～3.6 m處，孔位的深度達到隧道底部，下行線846環～856環每環布設1個～2個注漿孔，上行線750環～772環、784環～804環每環布設4個～5個注漿孔；

(2)孔位與隧道的位置確定：通過地上、地下聯系測量的方式，實測隧道輪廓邊線及隧道底標高，然后精準測設注漿孔位及深度，有力保障設計注漿孔與隧道空間位置關系。

2.2 注漿步驟

隧道外輪廓頂自下1.0 m范圍內注漿作用銳減，效果甚微；本項目注漿范圍自隧道外輪廓底自上 5.2 m范圍內，效果較好。注漿期間，按照均勻、少量、動態、跳環、多點、多次的原則實施。壓力一般控制在 0.5 MPa～1.5 MPa之間。單孔注漿工藝流程圖與注漿孔位示意圖分別如圖3、圖4所示。

圖3 單孔注漿工藝流程圖

圖4 注漿孔位示意圖

2.3 自動化監控

在注漿孔位對應的隧道結構內布設各類自動化監測傳感器，壁外注漿期間，實現自動化實時動態監控，實時提供管片水平直徑回縮量、沉降、水平位移等變形數據，信息化指導注漿作業進程[5]，并在注漿施工結束后，持續對管片的水平收斂進行監測，測量后期管片的水平直徑反彈量，檢驗注漿效果。

3 注漿效果

雙液微擾動注漿情況與管片水平直徑監測數據統計表 表1

備注：漿液配比(2～3)：1，注漿壓力不大于0.5MPa，注漿速度15～30L/min。

圖5 S750～S772管片段壁外微擾動注漿收斂效果

圖6 S784～S804管片段壁外微擾動注漿收斂效果

圖7 X846～X856管片段壁外微擾動注漿收斂效果

粉質黏土層注漿主要是通過劈裂、擠壓注漿，把土層里的水分置換出去，形成注漿液骨架，從而提高土體強度。如表1、圖5～圖7所示：

(1)在隧道兩側注漿孔位數量及注漿相關參數一致等條件下，可以看出S750～S772環地質為流塑狀淤泥粉質黏土時，注漿回縮量僅 0 mm～8 mm；而S784～S804環間地質為可塑狀粉質黏土時，注漿回縮量約為 8 mm～25 mm。在流塑狀淤泥粉質黏土層中，0.5 MPa注漿壓力不足以擠壓水分，后增加壓力至1.2 MPa以上，效果好轉；而在可塑粉質黏土中，使用0.5 MPa的注漿壓力，漿液易滯留固化，快速形成對隧道腰部的定向推力，效果較好；

(2)在隧道所處地層及注漿相關參數一致等條件下，可以看出S784～S804環片兩側有4個～5個注漿孔時，注漿回縮量約為 8 mm～25 mm；而X846～X85環片兩側只有1個～2個注漿孔時，注漿回縮量僅 7 mm～11 mm。由于注漿孔位的數量較少，注漿量較低，從而未能達到期望的土地強度，導致注漿效果欠佳。

4 分析及結論

在盾構隧道外圍一定范圍內，以特定的微擾動注漿控制工藝向周邊土體注入特制的漿液，起到加固隧道周邊土體的同時，又對盾構隧道水平直徑收斂起到很好的糾偏作用，分析得出以下結論：

(1)注漿期間必須自動化實時動態監測，以指導注漿施工；

(2)注漿孔位與隧道邊線距離：平距越小，注漿作用力越大，但距離過近可能會造成隧道管片的破壞，結合上述矛盾，需要找到二者間距的平衡點，目前的經驗值是隧道外 3 m～3.6 m處，且盾構環片兩側各2孔以上為宜；

(3)注漿孔位的深度：南京地區地鐵盾構外徑一般 6.2 m，微擾動注漿范圍一般自隧道底部以上 5.2 m范圍內，高于5.2 m范圍注漿作用銳減，效果甚微；

(4)在粉質黏土地層中，注漿效果的好壞，取決于地層的可注性，它決定能否良好的填充原有的空隙，或者形成注漿骨架。流塑狀淤泥粉質黏土層，注漿壓力不足的情況下，不能置換水分，形成不了注漿骨架，漿液注不進去，效果欠佳，宜根據注漿期間的動態監測數值，加大注漿壓力至 1.2 MPa～2.0 MPa。而在可塑粉質黏土中，使用 0.5 MPa的注漿壓力，漿液易滯留固化，快速形成對隧道腰部的定向推力，效果較好。