地鐵運營線路隧道上浮整治技術探討及應用

葉森立

在城市軌道交通的建設中，大量采用盾構法進行施工，而盾構機掘進輪廓大于結構尺寸，因此兩者之間必然存在一些空隙，施工中通常采用注漿方式對該空隙進行填充，而由于施工控制的不到位和注漿漿液的收縮凝固，往往在硬巖段自然拱的作用下形成拱部空隙。在運營期間通過列車的反復振動后，部分管片原有約束受到破壞，應力重新分布，管片形成上浮。本文以東莞2號線的經驗，總結提出了地鐵運營線路隧道上浮整治技術，取得了良好效果，保障了隧道穩定和運營安全。

一、工程概況

東莞軌道交通2號線榴花公園站-下橋站區間采用盾構法施工，區間線路沿莞龍路敷設，左線ZDK5+502.598～ZDK8+371.846，全長為2857.121m，右線YDK5+502.598～YDK8+370.000，全長為2865.532m；線路縱斷面為V形坡，最大坡度為20‰，線路埋深16.1m～34.6m，隧道于2012年12月自下橋站始發，2013年12月貫通于榴花公園站。

2號線全線于2015年11月開通試運行，并于2016年5月27日正式開通試運營。

1.隧道上浮情況

2016年11月12日，運營監測單位在榴下區間左線監測工作中發現K5+786.9附近有管片崩角情況；并且ZDK5+751.9、ZDK5+786.9和ZDK5+886.9處監測點位均出現上升情況，且上升量已超報警值5mm。

隨后監測單位對報警段管片進行了加密監測，2017年2月4日監測數據顯示，管片上浮段位于榴下區間左線ZDK5+741.9～ZDK5+886.9段，最大累計上浮已達30mm。

2.隧道結構上浮的原因分析

榴下區間長約2.86公里，盾構隧道基本處于<7-3>中風化砂巖地段，當盾構從下橋站始發掘進約2.6公里到達上浮區段后，因盾構止漿板被長距離磨損，導致管片背后同步注漿的漿液流失，而二次注漿不密實，導致盾構管片與隧道頂部巖體之間存在空隙；地鐵運營后隧道管片在列車反復振動作用下與管片底部注漿體的粘結力失效，加之地下水恢復，水位上升,導致隧道在地下水浮力作用下產生上浮。

二、隧道上浮整治施工組織與技術

1.注漿方式的論證與選擇

注漿方式可以采用地表和洞內兩種注漿方案。由于2號線已經全線開通試運營，洞內注漿方案存在作業時間短、施工效率低的問題；而地面袖閥管注漿方案雖然作業條件較好，但施工精準度對施工工藝控制水平要求極高，地面注漿鉆孔也很難精準到達管片和圍巖之間的填充層，風險較大。經過多次技術論證，我們最終選擇采用洞內注漿方案。

2.注漿的高效組織與管理

由于2號線已經全線開通試運營，洞內注漿方案實施的高效組織就成為了工作的關鍵。本次注漿采用運營工程車作為注漿材料、設備的運輸車并作為注漿作業平臺，大大提高了工作效率。

3.注漿實施方案

（1）注漿材料的選擇

本次注漿主要目的是控制隧道變形趨勢，防止管片沉降超出可控范圍，并盡量恢復管片姿態至設計值，同時還要考慮第二天列車運營對注漿體的影響。故注漿材料的膠凝時間要短，優先選擇注入雙液漿，漿液在短時間內達到一定強度，置換管片壁后松散砂土及動水，待管片穩固后，再補充單液漿，填充壁后剩余空隙，長效牢固管片。

（2）注漿的順序和孔位的選擇

①泄壓孔的選擇

注漿過程中，隧道內泄壓孔應設在管片3、9點位，控制隧道壁后液面不超過3、9點位，由于3點位處存在管線，為避開既有管線，泄壓孔設在管片5、9點位，注漿前應先對卸壓孔進行控制性限量放水泄壓。

考慮到隧道注漿順序從下游至上游，泄壓孔開設在注漿環上游，并與注漿環間隔3環以上，保證注漿環附近漿液流入靜水中，以減小漿液離析度,增加漿液在隧道壁后的填充密實度。

②注漿孔的選擇

每環的注漿孔優先選取1、11點位對稱注入，特殊情況可選用5、9點位（泄壓孔）。注漿時，管片左右兩側孔位對稱同步注入，通過兩臺注漿機的注漿壓力、監測實時反饋的信息來維持壁后兩側壓力平穩，漿液均勻上升。注漿過程中，嚴格控制注漿壓力，待泄壓孔流出濃漿為止。

③流水作業

本次注漿施工采取三組隊伍分工作業，一組隊伍為注漿隊伍，負責注漿施工；另一組隊伍為打孔隊伍，負責拆卸前一天注漿留下的注漿頭，清理干凈，并提前打開次日需要注漿的孔位，對接清理干凈的注漿頭，適度關閉閥門（有限制放水）；第三組隊伍為雜工隊伍，負責維持施工期間的環境，完工后清理現場，做到工完料清場地清。

4.注漿參數的控制與終止注漿標準

(1)注漿配比選擇

為使得注漿體盡快發揮作用，結合施工可注性，注漿水泥選擇P.O42.5R水泥，經試驗確定，采用配合比-雙液漿水灰比=水泥漿（V）：水玻璃（V）=1：0.5，波美度=30Be’,漿液凝固時間20s左右。單液漿水灰比=1∶1.2。

(2)注漿壓力

注漿壓力是注漿施工主要的控制指標,二次補充注漿主要考慮覆土厚度及管片的最大承受力，根據計算二次補充注漿壓力為0.20～0.4MPa且注漿壓力不能使管片出現破損及錯臺。本工程二次注漿，注漿壓力不得大于0.3Mpa，優先選擇0.25Mpa，注漿流量控制在5～30L/min間。

(3) 終止注漿標準

當漿液從注漿檢查孔流出時，封堵該檢查孔，當注漿壓力達到0.25 Mpa時，暫時停止注漿，稍后再進行注漿，若壓力不減小，增大至0.3Mpa，則停止該孔注漿，移至下一循環。

三、整治效果評價

1.監測數據分析

該區段隧道結構于2016年底發現存在上浮趨勢，2017年3月29日開始進行放水泄壓、注入雙液漿，2017年5月1日完成雙液漿注漿工作，于2017年5月3日開始進行單液漿補充注漿，2017年5月13日完成單液漿補充注漿（即完成全部注漿作業）。

通過監測數據發現，道床沉降監測點在進行控制性放水泄壓2天后，管片逐漸回落到接近設計位置（上浮約5mm）；在注漿階段，管片未發生明顯變形，整個過程比較平穩；注漿后1個月份內，管片變形微小，處于穩定收斂狀態。證明該注漿方案和實施過程方法得當，取得了良好效果。

2.現場實體檢查

為進一步判斷管片背后空隙的是否填充飽滿，我們在注漿區域范圍內（非注漿環）打穿部分1點位、11點位及12點位吊裝孔進行了檢查，發現其管片背后已被漿液填充飽滿，也再次驗證了注漿取得了預期效果。

四、結語

在運營期間的線路隧道內進行注漿，不同于一般的結構注漿，主要有以下重難點：

1.注漿作業時間短、且不可控，需要向運營單位進行請點作業，單天作業時間一般不超過3小時（0：00～03：00，包括準備時間），這就要求施工組織要高效。

2.注漿的技術要求高。一是要保證注入材料不能導致隧道進一步上浮；二是要保證注入材料凝固時間較快，不至于受到運營列車的振動破壞；三是還要考慮注漿材料的耐久性。這就要求選擇合適的注漿材料和注漿、泄壓孔位等。

3.監測、防護工作必不可少。由于線路已經投入運營，注漿作業必須保證不導致結構的變形波動不超過允許范圍，并應對隧道內既有的構筑物做好保護措施。

綜上所述，地鐵運營線路的隧道整治作業是一項嚴謹細致的系統性工作，加強與運營部門的溝通、選擇合適的整治注漿方案是保障整治工作順利、高效實施的關鍵。