微擾動注漿在既有運營線路結構突變條件下的應用

朱志豪 ZHU Zhi-hao

（上海隧道工程有限公司，上海 200000）

0 引言

在建盾構地鐵隧道在下穿既有運營線路施工過程中，由于地層的擾動，使得原有運營線路結構受力狀態發生改變，主要表現為既有運營線路隧道結構產生沉降，結構內側滲漏水明顯增多，道床脫空等不良地質災害，嚴重影響地鐵結構運營安全。

1 工程概況

某市地鐵6 號線工程為在建項目，起點里程為Y（Z）DK33+539.396，終點里程為YDK35+218.102（ZDK35+218.101），左線第1086 環~1100 環、右線第1088 環~1102環下穿既有運營線路地鐵1 號線區間，下穿長度21m。6號線區間頂部距離1 號線區間隧道底最近距離為1.88m，1 號線區間左線受影響范圍里程為ZDK23+089.354~ZDK23+131.354，1 號線區間右線受影響范圍里程為YDK23+088.447~YDK23+125.738，原設計采取克泥效加固、管片增設注漿孔措施保證盾構掘進。（圖1）

圖1 下穿區間橫剖面圖

既有一號線隧道區間位于粉質黏土、細砂中；地下水位埋深6.4m，位于拱頂以上15.4m。

1 號線右線區間隧道部分區段由于6 號線盾構施工導致沉降數值短時間內嚴重超控制值（沉降數值已超2cm），且運營隧道內共發現滲漏水病害7 處，表現為隧道拱頂滲漏、腰部環縱縫滲漏及螺栓孔滲漏，另發現6 號線下穿區域隧道道床與排水溝之間出現明顯的脫空，脫空間距約3cm。（圖2、圖3）

圖2 區間隧道滲漏水現狀圖

圖3 區間隧道道床脫空圖

2 區間隧道結構變形誘因分析

①盾構機推進過程中刀盤扭矩過大，土倉改良效果不好，盾構機降壓推進。

②跟蹤注漿未及時跟進，加固不到位。

③隧道區間位于粉質黏土、細砂層土層，土體密實度不足導致隧道短時間內發生較大沉降。

④在施隧道距運營線路距離近，既有隧道結構處于盾構施工擾動范圍內，加之既有線路隧道結構運營時間長，結構薄弱點位多，因此造成隧道結構變形。

3 施工控制技術應用分析

經綜合研判，對存在道床脫空區域使用親水性剛性環氧灌漿材料進行道床加固，加固道床與管片離隙，使其充分粘合形成受力整體，提高道床承載力。

在道床脫空加固治理完成后，對道床沉降嚴重的區段采取隧道內微擾動注漿工藝進行注漿加固，旨在遏制隧道進一步沉降，并盡可能對沉降大的區間隧道進行調整使沉降數據曲線更為平滑。

在微擾動注漿完成之后，對隧道變形范圍內區間存在滲漏水的管片進行注漿堵漏，并對存在裂紋及破損的管片進行修補加固，加強管片的防水性及結構的穩定性，確保運營安全。

4 微擾動注漿施工關鍵技術及參數分析

微擾動注漿總體施工流程：放樣，取芯鉆孔→成孔清理，灌入植筋膠→安裝孔口管→安裝球閥及防噴裝置→用開孔設備鉆小孔穿透管片→通過球閥及防噴裝置打設注漿管→連接注漿管路并拌制漿液→完成單次注漿→拔除注漿管→關閉球閥，拆除防噴裝置→達到終孔條件→拆除球閥，封孔。

單孔注漿施工關鍵技術如下：

本項目微擾動注漿加固的范圍為：右線：13 環-25 環，共計：13 環，累計26 孔。注漿時根據監測數據調整實際注漿孔位，部分孔位可能會進行重復注漿。根據管片布筋圖，選定道床的管片鋼筋最大的空隙位置（150.5mm）作為開孔位置，一次開孔直徑為60-62mm，深度227.9mm，管片預留厚度為100mm（豎直距離112.3mm），安裝的防噴裝置高度為250mm。（圖4、圖5）

圖4 隧道內一次開孔平面圖

圖5 隧道內一次開孔位置剖面圖

在正式開孔注漿前應首先在球閥上安裝防噴裝置，防止開孔或注漿過程中出現管涌現象；

在植筋膠至少24 小時凝固后才可進行二次開孔；

注漿芯管采用絲口連接的無縫鋼管，芯管端頭側向十字開孔；

施工時，芯管端頭采用漆包布包裹，防止其脫落堵塞出漿孔；用專用設備，根據每次的注漿深度，通過防噴裝置、球閥和預埋管將注漿芯管逐根打設入土層；

采用雙泵雙液注漿方法進行注漿，利用專用拔管設備邊注漿邊拔管，緩慢連續均勻地進行，拔管速度與注漿流量、注漿單節高度、注漿量相匹配；

按要求完成注漿，注漿管停滯5 分鐘左右，待漿液初凝后，利用專用拔管設備將注漿管全部拔除；關閉球閥，拆除防噴裝置，單次注漿完成。

微擾動注漿施工參數：

①注漿孔間距。本項目注漿孔沿隧道方向逐環布置，每排注漿孔在隧道每一環布置2 個注漿孔，注漿孔沿隧道方向間距與隧道管片寬度一致，均為1.5m，因此本項目預計注漿總孔數為26 孔。

②注漿深度。右線：微擾動注漿每孔起始注漿深度為區間隧道對應環外底標高以下0.5m 至3.5m 范圍內，視注漿孔位置確定，每孔的注漿總高度為3m。（圖6）

圖6 隧內微擾動注漿加固示意圖

③注漿順序。本項目微擾動注漿施工時同一排內應按照做一跳四或五環施工，且相鄰孔注漿間隔不得小于48h。

④注漿壓力。微擾動注漿的注漿壓力應根據水文地質情況及管路長度確定，對于本場地隧道埋深位置主要為粉、細砂類土層，注漿壓力應稍大一些，但不宜超過1.2MPa，基本控制在0.6～1.2MPa。在注漿實施過程中根據監測數據實時變化情況，實時調整注漿壓力。

⑤注漿拔管。

1）開始注漿后采用拔管器（自制）或振管機（自制）由下而上均勻拔管，拔管速率宜控制在10cm/min，并可根據實際監測數據作相應調整。

2）每當完成1m 高度注漿時，需暫時停止注漿并拆除1 根注漿芯管后再恢復注漿，拆除過程應控制在30s 以內，以防堵管。

⑥注漿流量。雙液漿應按照一定體積比混合后注漿，且水泥漿與水玻璃漿液的體積比應介于2:1 到3:1 之間。在注漿實施過程中應根據監測數據實時變化情況，實時調整注漿流量。

⑦單孔注漿終止條件。

1）完成單孔右線規定高度的雙液注漿，該孔注漿完成；

2）單次注漿過程中管片水平位移接近或達到允許值：水平位移≥2mm 時預警，水平位移≥3mm 則停止單孔注漿，該孔注漿完成。

⑧監測。

微擾動注漿施工同步監測通過區間隧道自動化監測儀器實現微擾動注漿施工過程中針對影響范圍內的隧道結構進行實時的水平位移、收斂變形及沉降變形數據監測。

5 施工效果

微擾動注漿施工完畢后，右線隧道結構豎向位移趨勢得到有效控制并有部分抬升，整體累計耗時27 時30 分。根據專項監測數據分析，注漿影響范圍內各環監測數據均有明顯的隆起變化，平均隆起10mm 以上，注漿前沉降最大點位累計沉降數據-43mm，注漿完成后，該點位沉降數值恢復到-29.3mm，累計抬升量13.7mm，注漿范圍內沉降最大累計抬升量15.5mm。注漿完成3 日后，通過對沉降數據持續觀測，各點位數據回彈量較小，數據回彈量-0.9mm，最大數據回彈量-1.7mm，達到預期效果。（圖7）

圖7 地鐵1 號線注漿前后隧道結構豎向位移監測曲線圖

6 結論及建議

本文通過對某市地鐵6 號線一在建工程在下穿既有運營線路的施工過程中對地鐵1 號線產生的不良地質災害情況，分析了既有運營線路異常變形的原因，重點對微擾動注漿施工工藝在既有運營線路隧道產生結構突變條件下的應用進行了分析，表明微擾動注漿工藝在運營線路結構應急態勢下可有效遏制其結構變形，并可短時間達到預期效果，保證地鐵運營，為運營地鐵隧道盾構結構的變形控制提供參考。