注漿技術在地鐵土建工程中的應用

宋 鵬 浙江華東測繪與工程安全技術有限公司工程師

在我國城鎮化快速推進的今天，城市用地日益緊張，地上開發矛盾頻發，人們開始將注意力轉移到對地下空間的開發，尤其是引入其他發達國家的技術后，我國走上了自主創新之路，快速推動了地鐵建設工程的發展。但是我國地域遼闊，不同地區之間的地質水文條件相差極大。平原地區可能一年就能修完地鐵，但一些地質條件特殊的地區，地鐵施工往往動輒數年，這就對地鐵施工的質量提出了更高的要求。

注漿技術是當前土建工程中較為常見的一種施工技術，由于其具有便捷、有效的優勢而被廣泛應用于加強房屋、地鐵土建施工質量的工程中。但是由于過去技術發展的限制，該項技術存在不少問題，對于工程本身造成了一定的影響[1]。

而在其他技術快速更新和完善的基礎上，注漿技術逐漸解決了原有問題，在結合高分子化合物材料和計算機自動操作技術的情況下，能夠穩定、安全地運用注漿技術[2]。新型注漿技術的完善和使用有效保證了地鐵土建施工的質量以及工程的穩定性，最大限度地避免了安全事故的發生，是當今地鐵建設施工中最為常見的技術應用。

1 注漿技術應用于地鐵土建的重要意義

注漿技術是利用押送設備將攪拌好的漿液注入施工工程中，讓這些漿液在土建工程中充分地擴散，最終讓地層變得更加堅固。這也是為了提高地層的荷載力和緊密程度，防止在施工過程中出現地陷、裂縫以及沉降等問題。當前地鐵運營強調人性化服務，為了滿足消費者多樣性的功能需求，在地鐵設計中多種類型的工程結構[3]。

同時，由于地鐵施工埋藏深度較淺，在地鐵施工中可能會面臨不同地層中復雜的地質條件。近年來，地鐵已成為大中型城市發展交通的首要選擇，為城市的發展帶來了極大的便利。此外，地鐵施工過程中需要考慮路線設計問題，必須為城市大多數人服務，所以通過的區域往往都是城市的核心區域。這部分區域的環境比較復雜，可能會同時面臨地上和地層多種復雜情況，所以在施工中需要利用注漿技術來保障地層的穩定性。

2 注漿技術的原理

注漿技術從原理上進行分析，就是在地基含水層中注入特定的漿液，完成結構填充，利用擠壓的方式來確保地基結構的穩固。當漿液逐漸固化穩定后再讓其將縫隙堵塞，從而避免外部泥沙進入，這樣能夠最大限度地確保地基的穩固并且防止滲漏[4]。注漿技術使用的材料主要以化學物質和含有顆粒材料的泥漿為主，多是水泥，這樣的材料在注漿后能夠快速固化，且荷載力強。該技術主要以水泥注漿法、高分析化學注漿法和堿液法為主，而且還有不同的注射方法，靜壓和高壓噴射注漿都可以，在工程施工中常用于地基加固、防滲漏等。

3 我國常見的注漿技術方法

在實際操作過程中，常用的注漿技術方法主要包括以下幾種，都是適用范圍較廣的方法。

3.1 滲透注漿法

在具體操作過程中需要從基層深處開始操作，最好通過逆行深的方式完成注漿[5]。滲透注漿的方式較為簡單，采取壓力助推的方式讓漿液在整個地基中滲透，盡管可以讓砂礫層裂縫快速吸漿，使漿液迅速地擴散到整個地基層中，但往往會因為壓力的變化引發其他安全事故。

3.2 高壓噴射注漿工藝

這種注漿方法以化學注漿法為基礎，是常見的施工技術，原理類似于高壓水射切割技術，在其技術原理上進行了創新。在具體操作中，需要先安裝所需的機械設備，然后按照施工的實際要求進行作業，通過一定額度的壓力讓漿液和土層可以在強大的壓力下聯合在一起。

3.3 劈裂注漿法

在注入漿液的過程中，管道出口噴出的漿液在壓力的持續擠壓下會對周圍土層造成剪切裂縫的效果。這時漿液就會沿著土層裂縫，在土層結構強度差的位置進入，向強度較高的位置不斷延伸，從而加強土層中的基礎工程強度。

4 地鐵盾構隧道掘進中注漿技術的使用情況

4.1 工程概況

該項目為廣州市某地區的隧道區間工程，這條線路從西向東沿軸線穿越渾河沖洪積扇。施工現場的水質情況較為復雜，表層第四系地層廣泛發育，沉積效果較為明顯，層土累計較厚。地層情況顯示為從東向西呈現出顆粒慢慢變粗、黏性土層變薄的情況，結合地質水文情況，選擇合適的漿液種類完成施工。

4.2 注漿技術

技術參數根據實地考察結果選擇0.2～0.4 MPa，注漿量按照施工經驗和工程前期施工數據進行比對，確定實際注漿量為黏性地層達到3.3～3.9 m3每環，砂、礫石地層確定為3.9～4.5 m3每環，如果是松散地層，要根據盾構進出洞情況，結合施工要求進行合理調整。同時，注漿速度應當和掘進速度相匹配，避免出現速度差太多的情況下，造成漿液逸出。注漿結束應當參照以下標準：當注漿壓力達到設計壓力和注漿量理論上90%時，以及注漿效果達到設計要求時，倘若在進行超聲波檢測后，發現拱頂部分還有余留空間，就需要繼續補充漿液，在上述條件都滿足后就可以停止注漿，避免漿液過多。針對如何調配注漿材料以及漿液配比，應當按照盾構區間的地質條件以及盾構機械形式等具體情況進行考量，通常來說是按照硬性漿液、水泥、水砂粉煤灰、膨潤土、減水劑等順序，按照210∶580∶1180∶315∶84的比例配比。

對于注漿流程，要做好施工準備工作，需要施工人員提前按照施工要求準備好注漿材料，確定機械設備都能夠正常運轉，管路無問題，壓力顯示系統正常。然后進行漿液拌制，設置專門的漿液攪拌站，控制其攪拌能力不小于15 m3/h的數量，及時進行人工配料以確保機械生產效率達標。在漿液拌制完成后，通過漿液運輸車運輸到盾構區間，然后把砂漿泵送到盾構儲漿罐中進行攪拌，確保不影響后續工序的操作。運輸車和儲漿罐都需要定期清洗，以確保能夠正常使用，盾尾注漿系統中有儲漿罐、注漿泵以及控制面板，這樣的注漿系統可以實現2臺注漿泵同時對4個加注口注漿的操作，然后由人工在盾構機控制室中操控系統，設置盾尾注漿的最大或最小的壓力，從而保證在一定時間內的注漿量，保證作業的穩定性。

此外，在注漿工作中還有一些需要相關人員額外關注的事項。例如，要嚴格把控制漿材料的質量，因為注漿材料本身關系到注漿結束后工程的質量情況，所以在注漿過程中應由經驗豐富的工作人員定期查看儲料罐中的砂漿是否存在異常情況，如果發現質量問題應當及時更換。同時，應當及時查看注管片的變形情況，當發現管片出現問題，例如破損、上浮等情況，應馬上停止注漿，避免漿液反灌造成質量事故。

在注漿過程中應當由專人做好注漿記錄，包括注漿時間、注漿量等參數，這樣才能對不同時段的參數進行對比，如果發現參數異常，就可以采取合適的方法解決。要做好安全保障措施，施工前對注漿施工人員進行培訓，同時由設計人員和技術人員進行技術交底工作，及時溝通交流，確保施工人員能全面掌握設計方案上的內容，避免出現意外情況。

4.3 注漿技術在地鐵土建工程中的運用

注漿技術對于地鐵土建工程最大的意義就在于有效地改良了地層性質。從實際檢驗情況來看，注漿技術在施工前，需要由相關技術人員對土建工程完成合理的規劃，掌握地質水文情況，選擇合理的注漿技術及適當的注漿材料，從而達到地基結構堅固、夯實的效果。然后由專業的技術人員對地基土質結構展開勘察，了解土質結構性質，為后續的施工提供重要的參考參數。再利用臭氧化驗和測試的方法確定地基土質結構是否稀松，如果土質稀松就需要選擇注漿技術來改變其土層結構。

5 結語

綜上所述，新型注漿技術的完善和使用有效保證了地鐵土建施工的質量以及工程的穩定性，最大限度地避免了安全事故的發生，是當今地鐵建設施工中最為常見的技術應用。新型注漿法可以有效地改變土層結構性質，加強土層緊固性和荷載程度，同時使用起來也較為簡單，操作比較靈活所需的成本也不高。

本文主要針對注漿法中的一種展開討論，其他的注漿方法大同小異，可能需要其他一些帶有特點的機械設備或技術手段才能完成，需要施工企業特別注意，在充分了解了地質水文情況以后在選擇合適的技術手段完成施工。