微擾動注漿工法對地鐵變形影響分析

摘 要：微擾動注漿工法由于其效果好，擾動小等優點被廣泛應用于地鐵收斂治理工作。本文通過對上海某段地鐵微擾動注漿施工后的監測數據進行分析研究，驗證了其在低溫及復雜土質條件下的施工效果及穩定性。研究結果表明，通過微擾動注漿施工，取得了較好的收斂治理效果；本次微擾動注漿施工后回彈量較小；注漿施工對周圍環境擾動較小。

關鍵詞：微擾動注漿；收斂；沉降

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.080

1 前言

隨著公共交通需求的急劇上升，上海市自1993年開始進行地鐵建設。但由于地質環境復雜，土質較差，隨著運營時間的不斷延長及周圍施工、堆土導致地鐵在建成之后出現諸多病害情況，如隧道管片出現細微裂縫、滲漏水等。實際工程發現，隧道收斂變形較大是造成各種病害的重要原因之一[1]。目前國內對于收斂變形治理工作主要采用注漿施工方法，主要有充滲透注漿技術、劈裂注漿技術、擠密注漿技術等，但這些傳統的注漿方法對地鐵周圍土體及建筑物擾動較大，且造價頗高。為了克服傳統注漿技術的弊端，上海軌交系統科研工作者嘗試通過微擾動注漿技術進行地鐵隧道收斂變形開展治理工作，且在工程應用中取得了不錯的效果[2-3]。但其在較低溫度及土質較差區域施工時的穩定性及效果仍有待進一步驗證，因此利用實際工程中的監測數據進行相應的研究和分析就顯得尤為必要。本文依托上海地鐵某區段的注漿項目，就微擾動注漿對地鐵管片收斂變形的影響進行分析研究。

2 項目概況

上海某地鐵隧道上方出現綠化超載現象，根據長期監測數據發現，該區段沉降及收斂變形過大，對地鐵的安全運營產生了不利影響。

為保證隧道安全及正常運營，必須對該區域綠化堆土進行技術處理。首先對隧道上方土體進行卸載，然后對隧道兩側進行微擾動注漿治理工作。治理區域緊鄰河道，土質較差，上部主要以淤泥質粉質黏土為主，下部以砂質粉土和淤泥質粘土為主，土體受到一定程度的河流侵蝕。同時，本次注漿施工時間為12月至2月，溫度較低。據此，可研究低溫及不利地質條件對微擾動注漿施工工藝及施工效果的影響情況。隧道與施工區域關系如圖1所示。

3 微擾動注漿施工流程

本次注漿項目在影響范圍內共設置4排注漿孔，隧道兩側各設置2排注漿孔。通過將合適配比的兩種材料混合成漿液，再通過注漿管注入土體，并不斷提升注漿管，在土體中形成一定規模的注漿體，并通過少量多次的注漿方法，使運營隧道兩側土層得到一定程度加固的目的。本次注漿深度在隧道腰部以下，同一排注漿孔實行間隔施工且相鄰注漿孔不得在同一天內進行施工。除此之外，每次注漿孔的數量及孔位需根據隧道變形監測數據進行確定。同時，注漿時需根據隧道變形的實時監測數據調整注漿量及注漿時間。其單孔注漿工藝如圖2所示。

4 監測情況

在微擾動注漿施工過程中，對管片收斂變形采用人工與自動化監測相結合的方式，自動化監測采用激光測距儀進行測量。同時，對隧道垂直方向位移變化進行人工監測，保證注漿施工安全。本次監測對于收斂變化較大區域進行加密監測，沉降監測范圍為上行180環至325環，下行監測范圍170環至305環。綠化卸載范圍為上行線200環至305環，下行線191環至275環。注漿范圍為上行線205環至265環。

4.1 隧道沉降監測情況

圖3及圖4所示分別為注漿完成后隧道上下行線不同環片對應的垂直位移變化量。由圖3可知，上行線隧道有一個明顯的抬升現象，最大處超過了2cm，這是由于土體卸載造成隧道上覆荷載減小所引起的。而210環至240環對應地面位置為跨河橋梁，因此抬升量較小。由圖4可以發現，相較于上行線，下行線隧道的抬升量明顯減少，這是由于下行線遠離卸載和注漿范圍的緣故。由兩圖可以發現，對應注漿范圍的隧道抬升量明顯大于其他區域，這說明此次注漿對隧道的沉降情況產生了一定影響。而從現場施工情況來看，在注漿初期，隧道收斂變化不大，而對應位置隧道卻發生了較為明顯的抬升情況，這有可能是因為隧道靠近河流，其底部土體受水流影響較大而產生較大空隙，進而導致漿液大量流入隧道底部，使其產生一定的抬升。

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4.2 隧道收斂監測情況

圖5及圖6所示分別為隧道上下行線不同環片對應的收斂變化量。由圖5可以看出，在注漿完成后，隧道收斂情況得到了明顯的改善，直徑方向收縮量普遍達到3～4cm，滿足預期效果。通過注漿完成后兩個月的收斂變化曲線可以看出，隧道管片有一定的回彈情況，但回彈量一般不超過5mm，僅占注漿效果的10%左右，滿足施工要求。其中205至220環數據波動較大，是由于受其對應位置橋面施工影響的結果。由圖6可以看出，注漿范圍內隧道直徑方向收縮量較小，僅有1cm左右，這是由于距離注漿范圍相對較遠，效果不明顯。由兩圖數據可以發現，注漿范圍5環以外隧道收斂情況幾乎不受影響，這進一步說明微擾動注漿施工工藝對周邊環境擾動較小。另外，施工后隧道收斂變化明顯且回彈量較小，這說明該施工方法在較低溫度及復雜土質條件下仍具有良好的施工效果和后期穩定性。

5 結語

微擾動注漿工法在地鐵收斂治理工作中發揮著越來越重要的作用，本次通過實際項目的監測數據對該方法在低溫及復雜地質環境時的應用效果進行研究，得到以下結論：

（1）由于治理區域土質較差，注漿施工對隧道沉降情況產生了一定影響；

（2）在低溫及復雜地質環境情況下，微擾動注漿工法仍具有較好的收斂治理效果；

（3）微擾動注漿施工對周圍環境影響較小。

參考文獻：

[1]王明卓，黃宏偉.基于橫向收斂變形的盾構隧道風險評價研究[C].2014中國隧道與地下工程大會，2014.

[2]馬海鑫.微擾動注漿工藝在上海地鐵運營期間隧道收斂整治中的應用[J].江西建材，2016（04）：201.

[3]張學華.洞內微擾動注漿在已運營盾構隧道收斂變形治理中的應用[J].黑龍江交通科技，2017（12）：165-167.

作者簡介：沈亞男（1993-），男，安徽宿州人，研究生，助理工程師， 主要從事地鐵監護監測工作。