地鐵盾構隧道同步注漿加固施工質量控制探討

劉志琦

摘 要：同步注漿加固作為地鐵盾構隧道的重要施工環節，其施工質量不容小覷。鑒于此，本文結合筆者以往地鐵盾構隧道施工管理實踐經驗，就地鐵盾構隧道同步注漿加固施工質量的眾多影響因素與相應控制措施予以簡要探討，以期可對眾地鐵建設施工同仁有所裨益。

關鍵詞：地鐵盾構隧道;同步注漿加固;施工質量控制

1 同步注漿加固施工質量影響因素

1.1 漿液質量

如若漿液質量不能滿足相應要求，往往會導致注漿效果差，從而引發地面沉降、隧道變形。究其成因主要為：水泥、砂、粉煤灰、膨潤土等原材料質量不達標;或是漿液拌制計量系統存在誤差造成漿液配比不精準，致使漿液質量不達標;或是漿液的配比設計不合理，導致漿液與注漿工藝、周圍土層適應性差。上述問題的存在，往往會導致漿液的流動性、填充性、收縮率、加固強度與設計存在差異，進而導致注漿加固質量不滿足要求，無法發揮穩定管片的作用，致使盾構管片掘進時出現上浮或下沉。

1.2 注漿量

盾構掘進施工中，管片與盾尾脫離后，會在管片壁后形成環形的空隙，如若該空隙注漿不及時、注漿量不達標，則極易導致管片出現不均勻受力、局部變形等現象。其中，若同步注漿量過小，就會導致環形空隙填充不充分，無法形成有效的支撐結構，在遇到較大擾動時就會導致地表出現不均勻沉降，進而造成路面沉陷、管線破損、構筑物沉降等安全問題;若同步注漿量過大，且注漿壓力大于環形空隙處的靜止水土壓力時，就會導致地表出現隆起、開裂等安全問題。

1.3 注漿壓力

注漿壓力應大于注漿點的靜止水土壓力，但注漿壓力又不能過高，否則就會對掘進土體的穩定性造成影響，嚴重時可能引發土體變形，導致土體發生隆起，甚至在淺埋地段還會出現冒漿等質量問題。同時，注漿壓力過高還會導致管片應力過于集中，導致盾構管片發生錯臺、變形，進而影響管片的頂進姿態，導致頂進出現偏差。此外，若注漿壓力過低，就會導致漿液無法及時填充、壓注路徑短，使地層間隙的深部無法得到有效填充，造成管片與漿液包裹體或與土層間存在空隙，在地層應力的釋放時，就會導致地表出現沉降變形等問題。

1.4 工藝控制

同步注漿施工工藝控制是否嚴格，直接關系著同步注漿的施工質量。其中，同步注漿過程中的注漿壓力、注漿量、注漿時間、注漿速度等各項作業參數控制是否合理，均直接關系著同步注漿的密實性與均勻性，一旦注漿控制不當均有可能會加大管片及隧道沉降變形的幾率。

2 同步注漿加固施工質量控制措施

2.1 漿液質量控制

（1）在進行漿液拌制材料的選擇時，應結合盾構隧道地質條件、施工環境等予以合理選擇，進而有效保證漿液的流動性、填充性、收縮率以及固結強度等各項性能參數能夠滿足盾構隧道注漿加固的施工要求。（2）做好對制漿原材料質量的嚴格把關，確保水泥、膨潤土、粉煤灰等原材無結塊、砂料細度模數等滿足標準要求且含泥量不得超標，同時，優先選擇質量穩定、信譽良好的原材料供應商，并在材料進入現場前，按要求對各類原材料的性能、質量、規格等進行嚴格檢查，對于質量檢查不合格的應及時予以退場處理，確保各類原材料的質量滿足盾構隧道注漿加固的施工要求。（3）適宜、合理的配合比直接關系著漿液的工作性能，影響著漿液的流動性、填充性、收縮率及固結強度，對此，在進行漿液配比的確定時，應結合盾構隧道的地質條件、施工工藝、作業環境等，根據方案要求的配合比進行漿液拌制，拌制完成后應對漿液稠度、比重、固結時間等進行測定，然后結合施工實際對漿液配比予以優化調整，進而有效保證漿液的各項工作性能能夠滿足盾構隧道的同步注漿施工要求。（4）加強對施工用漿液的檢查、管控，對于檢查發現漿液出現固結、離析、脫水等異常情況時，應立即停機進行妥當處理，且為有效確保同步注漿的質量與效果，應確保漿液的各項性能滿足如下要求：一是，具有良好的填充性，且不會流竄至盾尾空隙的其它位置;二是，具有良好的流動性，且無離析、凝固等問題;三是，具有良好的收縮率，且滲透系數不能太高;四是，漿液分離少，以利于進行長距離運送。

2.2 注漿量控制

同步注漿主要是對盾構掘進過程中，管片與周圍土體的環形空隙進行填充，因此，理論的注漿量應為環形空隙的體積，具體公式為：，其中，V為理論注漿量，L為環形寬，D1為開挖直徑，D2為管片外徑。

然而，由于盾構掘進施工中，地質條件往往較為復雜，使得掘進施工中的實際出土量與理論出土量會存在較大的偏差，且依照以往盾構隧道施工經驗，每環掘進的實際出土量約為95%～110%的理論出土量，同時，由于受到地層滲漏、掘進曲線、漿液類別等因素的影響，使得同步注漿的實際注漿量也會與理論注漿量存在偏差。因此，在進行同步注漿時，為確保注漿的密實性及圍巖間隙的充分填充，應控制實際注漿量Q=λV，λ為注漿系數，根據不同地質條件選取合理的λ值，其中，粘土、粉砂土等滲透較小的地層，注漿系數λ為1.1～1.3，砂、礫石等滲透較大的地層，注漿系數λ為1.3～1.5。

當然，在進行實際注漿量的調整時，還應結合地層滲漏、掘進曲線、漿液類別等多個因素予以綜合確定，且實際注漿量應比理論略超，具體超注量可結合實際地質條件予以綜合確定。整個注漿過程中，務須要嚴格控制實際注漿量大小，防止注漿量過低或過高而影響盾構隧道的注漿加固效果。

2.3 注漿壓力控制

隧道同步注漿時的壓力值應大于該點靜止的水土壓力之和，以確保整個過程中做到均勻填補。如若注漿壓力超過標準要求，則易造成管片周圍的土體受到較大擾動，而導致后期地表及隧道出現沉降，并形成跑漿、漏漿。如若注漿壓力小于標準要求，則極易因注漿速度過慢，與盾構掘進無法保持同步，從而造成填充不密實、不充分，也會導致后期地表及隧道出現沉降變形。對于注漿壓力的確定，可參照如下公式要求：前期注漿壓力為地層阻力+0.1～0.2 MPa，后期注漿壓力為前期注漿壓力+0.05～0.1 MPa，且注漿壓力應不得超過盾構管片螺栓的抗剪能力，在實際注漿壓力的確定時，應結合隧道實際地質條件，并經過多次注漿試驗論證后確定。

2.4 注漿工藝控制

加強對盾構隧道同步注漿工藝的控制，是有效確保注漿加固施工質量的關鍵。對此，須從以下幾點入手，切實抓好對盾構隧道同步注漿工藝的控制：（1）注漿材料準備。應事先準備好注漿用的各類原材，檢查攪拌機工作狀態是否正常、注漿管路是否暢通，并確保注漿壓力顯示系統準確無誤。（2）漿液攪拌控制。應嚴格依照漿液的配比單及投料順序進行拌制，對于以溶液形式加入膨潤土時，應將溶液中的水從配合比用水中予以扣除。（3）漿液運輸控制。在運輸過程中，應適當加入緩凝劑，拌制好的漿液自攪拌站運輸至盾構井下的儲漿罐后應及時攪拌，以防止漿液發生沉淀、離析而影響注漿質量。（4）漿液泵送控制。于漿液泵送前，應對注漿壓力、注漿量、注漿時間、注漿速度等關鍵參數予以準確設置，并于注漿過程中隨時觀察管片變形情況，一旦檢查發現出現錯臺、破損等問題，應立即停止注漿，調整相應注漿參數，據實予以妥當處治，進而有效保證同步注漿的質量與效果。

3 結語

綜上，為確保盾構隧道的同步注漿加固施工質量優質、達標，務須對其各關鍵施工環節予以嚴抓緊控，落實規范施工，把好質量關，以為地鐵盾構隧道的順利、優質完成奠定基礎。

參考文獻：

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