同步注漿施工技術在地鐵盾構隧道掘進中的應用

中鐵十五局集團城市軌道交通工程有限公司，廣東 廣州 510080

盾構隧道掘進施工法作為一種常用于城市地鐵建設的重要方法，在施工過程中起到了加快施工速度、加強安全保障的作用，因而得到了廣泛應用。結合廣州地鐵18號線隧道建設工程施工的過程分析可知，其所采用的盾構施工法在實施過程中由于不規范的施工行為，可能存在著影響周圍巖體結構穩定性和隧道安全性的隱患問題，文章針對以上問題闡釋了具體的應對策略。

1 工程概況

廣州地鐵18號線隧道建設工程項目全長61.3km，從南沙萬頃沙樞紐至天河廣州東站之間共設置9個地鐵站，其中有8個換乘站，每2個地鐵站之間的平均距離為7.6km。整個地鐵建設施工任務主要為地下線路施工和地鐵隧道掘進施工，各分部之間協調配合完成本職施工任務，其中二分部二工區主要負責對南沙區萬頃沙鎮、橫瀝鎮和大崗鎮之間的地鐵隧道線路進行掘進施工，工程任務中主要包含了3個盾構區間，工程總造價為18.23億元。該地鐵隧道的基本情況如表1所示，地鐵盾構施工如圖1所示。

表1 地鐵隧道盾構基本情況

圖1 地鐵盾構施工圖

2 地鐵盾構同步注漿技術原理

地鐵盾構同步注漿技術作為一種先進施工技術，所采用的機械主要為掘進機，保證整個施工過程處在全機械化的水平層面上，具體可按照掘進、注漿等各個流程進行科學設置，減少對地面交通的影響，并且使用此技術還能有效減少施工噪聲，緩解地表沉降，控制地下水滲漏的程度，準確契合工程費用管控的需求，降低施工風險[1]。例如在橫瀝站HP1盾構井區間的地鐵隧道掘進施工環節，便應用了這種同步注漿技術，以此確保該區段地鐵線隧道的結構穩定性與施工安全性達到國家要求的施工標準水平。橫瀝站HP1盾構井區全長約2601m，在實際的施工過程中利用2臺泥水平衡盾構機進行掘進施工，并應用同步注漿技術輔助完成隧道建設和注漿加固。在應用此技術時，首先要精準掌握其技術原理，在整個施工過程中，可將壁后注漿分成兩種類型：一是一次注漿，包括即時、后方、同步注漿三大類型；二是二次注漿，借助壁后注漿的方式，準確評定所使用的時間，結合實際地鐵隧道盾構施工的要求考量地層的自穩性是否能夠保證施工得以準確推進。若施工過程中出現自穩性較差等問題，則需要引入同步注漿技術，當出現管控變形情況時，要保證地表沉降的范圍處在可接受的誤差區間[2]。

2.1 一次注漿技術

對于一次注漿技術，其技術原理是將漿液注入巖體與管片之間的縫隙中，使整個結構處于穩定性較高的狀態下。所采用的注入方式可分為兩種：第一種是利用注漿管將漿液注入目標區域，第二種是在管片的空隙處注入漿液[3]。

由于橫瀝站HP1盾構井區的地下施工路線所處的地質結構復雜，整個地鐵隧道穿越了淤泥質土、淤泥質粉細砂、粉質黏土、粉細砂、中粗砂、風化花崗巖等地質區間，同時該盾構井區周圍的巖石結構為上軟下硬的復合地層，因此在使用第一種方法時，需要保證注漿管安放的位置以及其表面潔凈程度滿足要求。注漿管一般放置于盾構外圍，查看管內的干燥以及潔凈程度，避免出現堵塞管道的情況，從而保證同步注漿技術穩定發揮效用。在使用第二種方法時，需要保證管片脫出完畢，所采用的方法并不具備同步的特點，而是先考量多環掘進的效果，保證掘進施工的整體連續性。要利用管片注漿孔及時注入漿液，使漿液能夠流入空隙中，應用該技術可使地鐵施工在較為穩定的軟巖地質條件下進行，更加高效、安全。在應用一次注漿技術時，技術要點是需要充分考量實際環境以及斷面開挖的特點，在確定所應用的機械設備參數和種類后，計算盾構直徑，從而使從管片空隙注入的方式能夠準確發揮效用。

2.2 二次注漿技術

二次注漿是對一次注漿作業的完善與補充，從而提高注漿的質量和效果，使間隙率有所降低。在一次注漿的環節，漿液在周圍溫度以及壓力的作用下可能會出現體積改變的情況，利用二次注漿可很好地改善這種不良現象，從而提高外圍地質條件的穩固程度，因此在實際施工過程中二次注漿主要作為一種補充完善的工藝。該技術要求現場施工人員保證所使用的漿液中的化學性質與物理性質與一次注漿所采用的材料一致，同時為了進一步提高穩定性，需要使用較為特殊的漿液，以此達到相應的施工目標。

3 地鐵盾構隧道掘進中同步注漿技術的應用

同步注漿技術的應用優勢在于能夠起到減小地表沉降程度和保證地面環境的作用。整個施工過程中存在著盾尾間隙這一問題，對于某些自穩性較差的地面區域，很容易發生沉降和變形的情況，而應用同步注漿技術能夠準確作用于盾尾間隙，支撐巖體使其自穩性提高，避免出現過度地表沉降的情況，保證地面交通的穩定運行。對于施工中所使用的管片，保證其襯砌穩定性是避免管片上浮的前提條件，若存在盾尾間隙，則很容易使管片出現上浮情況。一旦其所受到的上浮力超出自身重量，存在的間隙又為上浮的高度提供了足夠的空間，因此為了減少安全隱患，運用同步灌注漿技術能夠使管片襯砌結構更為穩定，形成更加良好的封閉環境，從而阻礙管片上浮。

3.1 同步注漿管理

為保證同步注漿技術能夠科學、規范地應用到地鐵盾構隧道施工過程中，需要嚴格管控其漿體的質量與性能。在盾構中管片圓環和巖體之間容易形成空隙，造成地表沉降，因此引入同步注漿技術能有效降低沉降所帶來的影響。同步注漿管理作為盾構掘進工藝流程中較為重要的步驟之一，首先要保證漿液具有良好的防水性和和易性，按照強度標準確定漿液是否達標，然后科學注入和壓入漿液，并保證將漿液壓入縫隙時，其所設定的壓力能夠與地面變形的極限數值相對應，按照數值參數的限定范圍調整壓入壓力，實現同步作業的效果。

3.2 同步注漿材料選擇

在選擇同步注漿材料時，需要按照規定要求標準對材料的質量與性能進行嚴格把關，從而確保準確落實加固施工工作，需要選擇流動性好、凝固時間可控、穩定性優良的材料，并且確保其無毒無害，對于周圍環境不具備腐蝕性能。若經過一段時間后，材料并無明顯的體積收縮，說明其具備良好的強度。

3.3 注漿流程

實際注漿過程要分為建設準備、漿液攪拌、運輸存儲和泵送多個環節，首先要根據建設的要求和地鐵盾構隧道掘進的標準選擇相應的箱體材料，檢查機械設備，確定其處在正常的工作狀態下，然后結合其預拌點進行攪拌，采用人工配料的方式將其拌制能力控制在20m3/h以下，使明挖車站中的漿液攪拌過程更為高效。

4 結束語

綜上所述，文章以廣州地鐵18號線的二分部二工區工程為例，深入探討了地鐵盾構隧道掘進中應用同步灌漿技術的具體方法與要點。在實際施工過程中需要結合相關技術要點進行科學應用和合理調整，使其充分發揮出緩解地層變形的作用，減少結構變動所帶來的不良影響，這樣才能進一步提升地鐵隧道的抗滲性，同時在后續施工中要按照相關技術的應用標準確定注漿材料參數以及施工流程，并做好記錄。