盾構區間“栽頭”位置注漿管片抬升

侯鷹鵬，王敏

（中交二公局第三工程有限公司，西安710018）

1 工程概況

1.1 盾構機平面位置

花仙區間左線盾構機“栽頭”明顯時累計掘進729環，盾構機刀盤位于大都村農商銀行門前道路和綠化帶上，盾尾剛剛通過文登河1.5m。文登河河寬20m，河水深度約2m，隧道線路與文登河斜角角度約30°。

1.2 工程地質

左線地質情況：地質剖面圖顯示，盾構機底部為＜7-1-1＞強風化砂質泥巖，侵入洞身范圍45cm，盾構機盾身范圍內地質主要為＜4-2B＞淤泥質土，盾構機縱向坡度為5‰上坡，該處刀盤前方隧道拱頂埋深為19.6m。

右線地質情況：根據線路設計平面圖，該位置右線隧道地質情況主要為＜7-1-1＞強風化砂質泥巖、＜3-1＞粉細砂地層。

2 推進情況及“栽頭”處理

2.1 推進情況

在推進720～725環過程中，盾構機姿態基本可控，有一定的“栽頭”趨勢，在推進726～729環過程中，趨勢明顯變大，每環栽頭量在30～40mm，且推進前300mm過程中栽頭量大，栽頭量達到15～20mm。

盾構機“栽頭”段線路為5‰上坡，但盾構機（前筒部分）相對水平方向呈現為下坡，且坡度在逐環變大。

2.2 “栽頭”處理

具體處理措施如下：

1）主動鉸接推進施工工法：通過手動鎖定上部鉸接油缸，在盾構機刀盤轉動、出渣及保持土倉壓力的條件下，伸長中下部主動鉸接油缸，將盾構機中、前盾部分向前移動，然后利用推進千斤頂及輔助油缸將盾構機尾盾部分向前移動，收縮鉸接油缸，利用該方法循環，實現了盾構機的“抬頭”。

2）調整線路坡度：將原有5‰上坡調整為3‰上坡，調坡主要考慮排水問題。

3）抬升注漿加固對超限的管片通過注漿的形式進行抬升，注漿抬升到設計允許范圍內。

3 深層注漿抬升管片施工

3.1 概況

“栽頭”位置位于左線735～745環，此區域左右隧道線凈距離6.67m，管片襯砌的設計強度為C50，分左轉、右轉、標準3類，管片采用錯縫拼裝。其中，在“栽頭”左右線位置設置大致為Ⅱ類、增設注漿孔管片，標準塊每塊3個注漿孔。

盾構機“栽頭”處理掘進過程中，隧道自735環開始垂直方向出現超限，隧道于738環垂直最大超限值已達-260mm，導致成型隧道垂直方向坡度變化較大，隧道自734環開始水平方向出現超限，隧道于741環水平偏移值已達-198mm，影響隧道排水、后期鋪軌工作。經項目部研究討論決定，對735～744環隧道管片進行注漿抬升。

3.2 注漿抬升管片的主要影響因素

抬升的施工過程中通常需要充分利用和有效克服土體及隧道間的摩擦力和土體的剪切力來進行隧道抬升【1】，對注漿隧道區域抬升的施工效率的影響因素包括以下3個方面。

3.2.1 隧道下方的土體

735～745環隧道管片下方土體：隧道底部為＜7-1-1＞強風化砂質泥巖，侵入洞身范圍45cm，隧道洞身范圍內地質主要為＜4-2B＞淤泥質土，該處前方隧道拱頂埋深為19.6m，抬升區域下方土體的強度相對較高，注入漿液后能夠在下部形成致密漿泡，借助下部提供的反力，為管片抬升提供較好的基礎。若下方土體較軟弱時，下部無反力層，注入漿液后會造成漿液劈裂，進一步擾動土體及沉降。

3.2.2 隧道上方的土體強度

735～745環隧道管片上方土體相對軟弱，土體與成型隧道間阻力較小，有利于抬升隧道管片。

3.2.3 隧道深度

隧道拱頂埋深決定隧道上方的土壓力，相同地層條件下，上方土壓力大，土體與成型隧道間阻力大，不利于管片抬升。

注漿位置隧道地質屬于“上軟下硬”，一般情況下，適宜管片抬升。

3.3 注漿施工

3.3.1 注漿前準備階段

為了有效保證隧道管片抬升過程中不發生過大的變形和管片之間的相互呈臺階式錯臺，對抬升區域管片進行鋼支撐（I20b工字鋼）加固。

為了實時監控抬升區域隧道結構及周邊環境狀態，須對抬升注漿全程進行監測，主要措施包括：支撐區域管片及前后5環設置收斂點、注漿范圍地面巡視及監測地面沉降。

綜合考慮，決定分階段對735～744環進行隧道抬升作業，現場采用下部循環注漿、內部提前支撐、全程實時監控、多次適量的施工方式，管片姿態要求：水平達到-120mm，垂直達到-150mm。

3.3.2 注漿試驗階段

采用不同的注漿范圍，試驗抬升效果，不同的注漿范圍是采用1、2、3個注漿孔注漿。通過現場試驗對735～744環管片同注漿量，不同注漿范圍情況下抬升管片。具體見表1。

表1注漿范圍表

根據注漿時間及雙班注漿，采用1孔、2孔注漿能夠有效地抬升管片。同時，采用較少的注漿孔注漿用時相對少，注漿作業對周圍土體的擾動小。

3.3.3 加固土體階段

1）注漿范圍

注漿為增加下部土體強度，注入漿液下方有較好的反力層，更有效地抬升沉降隧道管片，為保證注漿安全，考慮到地層加固范圍較大，制定了單液漿注漿加固方案，對抬升區域管片5點位、7點位注漿孔分別進行注漿。

2）注漿工藝

采用P·O42.5R級普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶1，水泥摻量為500kg/m3，5點位注漿完成后，再注7點位孔位環，注漿壓力一般為0.2～0.3MPa，單孔注漿量4 000L，單孔注漿時間為80min，單次注漿深度為20cm，由管片外20cm注至外100cm深度，此為1個循環，如壓力超過0.3MPa或有異常現象時則停止注漿，停歇30min后，換下一環孔位注漿。

3）加固效果

加固階段，注漿累計垂直抬升最大值為46.1mm，水平抬升最大值為20.8mm。

4）收斂情況

根據相關施工規范及要求，襯砌環直徑橢圓度允許最大偏差為0.6%D（D為隧道外直徑）。注漿加固階段隧道注漿抬升引起的抬升區域收斂值最大改變量為3mm，滿足要求。

3.3.4 抬升階段

1）注漿范圍

隧道抬升主要發生在注漿前期。注漿孔位以7點、9點為主，注漿深度原則上進入相對穩定持力層，注深度2.0m一直注至管片底部，具體注漿深度參考地質情況。

2）注漿工藝

注漿采用鋼花管注雙液漿微擾動注漿工藝，采用水泥-水玻璃雙液漿，以水玻璃和水泥漿體積比為1∶1的雙液漿作為注漿材料。鋼花管采用φ25mm，壁厚2.5mm鋼管，2m長，每40cm設置1道注漿孔，每道2個孔。

注漿考慮隧道縱向整體線型及結構受力特征，由管片沉降最大位置向兩邊跳環注漿施工，一環7點位，一環9點位，從735～744環，7、9點全部注入為1個注漿循環，大體呈“V”字型注漿。單孔通過注漿鋼花管從遠及近分層注漿，注漿水泥量為1 500L，注漿時間40min左右，其中水泥漿40～50L/min，注漿壓力在0.6～0.8MPa，未做支撐環出現滲水、表皮輕微破損等異常情況則停止注漿，停歇30min后，注循環中下一個孔。

3）抬升效果

抬升階段，注漿累計垂直抬升最大值為64.9mm，水平抬升最大值為33.1mm。

4）收斂情況

741環收斂值較大，經現場監測試驗查看，支撐架設與管片不緊貼造成收斂較大，打緊管片支撐后，收斂變化值減小至正常值，且過程中未發生管片結構損壞。

3.3.5 穩定階段

1）注漿范圍

為保持前期的抬升效果，此階段以穩定為主。注漿孔位以8點、9點為主，注漿深度為管片底部注入。

2）注漿工藝

采用單液漿，漿液同加固階段，管片中未開孔8點位及9點位注入單液漿，注漿方式為1環8點位注漿完成后，下一環9點位注入，直接從管片底部注入，從735～744環，8點、9點全部注入為1個注漿循環，單孔注漿量的1 500L，單孔注漿時間為30min，有異常現象則停止注漿，停歇30min后，換下一個孔位注漿。

3）抬升效果

穩定階段，注漿累計垂直抬升最大值為77.2mm，水平抬升最大值為73.3mm。

4）收斂情況

此階段隧道注漿抬升引起的抬升區域收斂值較小，滿足要求。且過程中未發生注漿管片結構損壞，部分支撐在隧道抬升期間發生了塑性變形，保證了隧道的收斂變形量，說明了內部支撐設計的重要性。

3.4 最終抬升量

通過分階段地進行注漿抬升管片，隧道軸線滿足基本設計要求。

工程實踐表明，管片抬升量相對較大，隧道結構并未出現較大問題，但注漿抬升管片過程中不可避免地出現管片破損、崩裂、滲漏水等質量缺陷，后期需專業堵漏人員進行修補破損管片及滲漏管片【2】。

4 結語

基于上述分析，可得以下結論：

1）通過對地質情況分析、注漿范圍及工藝研究，采用下部循環注漿、內部提前支撐、全程實時監控、多次適量的施工方式，成型隧道整體實現了抬升。

2）工程實踐表明，內部支撐的有效實施，保證了隧道結構安全。

3）抬升階段用了雙液漿，利用其快速凝結的特點保證了施工進度；穩定階段，隧道下部側向持續少量的水泥單液漿，保證了后期注漿安全以及隧道抬升后的穩定。