摘要：近年来，我国轨道交通建设事业的不断发展，对隧道结构病害防治的研究逐渐增多。但盾构隧道病害的形成，受拼装方式、地质条件、施工环境和施工技术经验等诸多因素的综合影响，防治工作纷繁复杂 。而湖北武汉、浙江杭州和温州等地的地质条件以湖、沼、海沉积的深厚软土为主，这类软土具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度以及极易被扰动等特点，成型隧道极易产生收敛变形、开裂、错台、接缝张开、渗漏水和螺栓断裂等病害。病害的产生使隧道的可靠度降低，影响隧道的运营安全，后期维护成本高，因此对软土地层条件下隧道的病害防治迫在眉睫。
关键字：盾构施工 软土加固 新工艺
1 研究目的及研究意义
1.1 国内现状
目前国内外对于隧道病害的防治大致分为以下两个大方向：（1）对隧道结构自身加固：通过对成型隧道结构自身的加固，增强隧道自身的刚度和承载力。常用的工法有钢板加固、芳纶布加固、型钢加固和施作二衬等。（2）对隧道周围土体加固：通过对隧道周围土体的加固，增强隧道周围土体的承载力及稳定性，从而使隧道稳定的方法，常用的工法有地面超前注浆、隧道内深孔注浆等。隧道周围土体的加固方式主要有地面超前注浆加固及隧道内深孔注浆加固两种方式。
（1）地面超前加固：
地面超前加固常采用水泥搅拌桩或高压旋喷桩从地面加固盾构隧道周围的软土，该种加固形式需在盾构隧道穿越前实施完毕。地面加固一般用于地面施工条件好，软土层分布范围及厚度均较大的情况。地面加固的最大优势是加固效果较好，而且加固质量可通过取芯等手段予以验收检测；最大不足是加固过程受制于地面的环境条件，施工受地面管线及交通影响，实施难度较大、风险高、费用高、对环境污染大；若位于建构筑物下部，则不具备实施条件。
（2）隧道内深孔注浆加固
隧道内深孔注浆加固是在盾构隧道成型后，通过管片预留的注浆孔，打入钢花管，向管片背后周围软土地层进行深孔注浆加固。隧道内深孔注浆的最大优点是基本不受地面环境的影响，但受制于目前技术限制，隧道内深孔注浆加固常常在管片脱出台车或隧道贯通后，通过风枪打入钢花管或利用引孔机引孔再打入钢花管进行注浆加固。此种方法加固滞后，往往在隧道加固前已经发生各种病害，且目前压入钢花管多采用人力风枪打入，劳动强度高，速度慢，成本高；若采用引孔机引孔再打入钢花管又需占用较大空间，影响盾构正常掘进且成孔效率低。另外目前隧道内深孔注浆无法做到全断面精准注浆，无法保证隧道周围土体加固效果。
1.2研究意义
目前隧道内深孔注浆加固主要是在管片脱出台车后或者是隧道贯通后再去进行隧道内深孔注浆加固。主要原因如图所示：脱出盾尾连接桥位置虽然有深层注浆加固所需的操作空间，但是此时的同步注浆浆液没有凝固，常规方法无法进行管片开孔及压入钢花管注浆操作；在后配套位置虽然同步注浆凝固了，可以进行开孔压入钢花管注浆操作，但是此位置没有足够操作空间，所以目前常规的隧道内深孔注浆加固都是等管片脱出台车后或者是隧道贯通后再去加固。此种加固方式具有滞后性，加固的时候隧道多已发生了病害，此也是很多隧道即使进行了加固，隧道病害依旧超过规范要求的原因。所以盾构掘进超近距离跟随式深孔注浆加固新工艺的研究刻不容缓。
盾构掘进超近距离跟随式深孔注浆加固新工艺研究意义
1、解决对隧道自身加固各工法投资成本大，处理时间长，影响隧道正常运营；且需牺牲隧道内部结构净空，减小预留的运营安全限界，严重时列车需减速通行的问题。
2、解决对隧道周围土体超前地面加固需大量占用地面场地、对环境污染大、投资成本高等问题。
3、解决目前隧道内深孔注浆加固的弊端，成型隧道病害多，后期维护费用高的问题。
2 工程概况
2.1 地质条件
武汉某盾构区间，水平线间距13.0~16.6m，区间隧道覆土厚度为9.56~19.95m，最大下坡坡度22‰，最大上坡坡度22‰。区间左线设置3条平曲线，曲线半径分别为6000m、440m、400m；右线设置3条平曲线，曲线半径分别为6000m、400m、380m。设置三个联络通道，其中2#联络通道与废水泵房合建。隧道穿越地层主要为淤泥质粉质粘土（3-4）、粘土（3-4a）、粉质粘土（7-2）、粉质粘土（7-3）、粘土质砾砂（8-3）。根据地质勘察报告，本场地属埋藏型长江II级阶地，上部为长江I级阶地覆盖，地面高程21.2~29.39m，地势平坦。
2.2 水文情况
武汉市多年平均降水量1261.2mm，最大年降水量2107.1mm，最大月降水量为820.1mm(1987.6)，最大日降水量332.6mm(1959.6.9)，最小年降水量575.9mm，降水一般集中在6~8月，约占全年降水量的41%。年平均蒸发量为1447.9mm。最大风速27.9m/s(1956.3.6和1960.5.17)。多年平均雾日数32.9天。年平均绝对湿度为16.4mb，年平均相对湿度为75.7%。长江武汉段历年最高水位29.73m（1954.8.18，吴淞高程），历年最低水位8.87m(1965.2.4)，水位升降幅度20.86m，多年平均水位18.97m。
3、超近距离跟随式深孔注浆加固新工艺
3.1软土地层加固方案
当软土地层仅存在于区间隧道两侧或两侧及顶部时，则对两侧软土地层进行洞内深层注浆加固，加固范围为两侧90°，加固深度为3m；当软土地层存在于隧道两侧及隧道底部或隧道四周时，则对隧道两侧及底部270°范围内进行洞内深层注浆加固，加固深度为两侧3m，底部进入持力层50cm。
3.2新工艺的研究
如何在管片脱出盾尾即进行软土地层加固且不影响盾构正常推进的新工艺，超近距离跟随式深孔注浆加固新工艺意义重大，但此技术困难重重。
1）同步浆液渗漏的问题
为了保证管片脱出盾尾后能迅速的进行钢花管压入施工，管片在运入隧道拼装之前提前将预注浆加固的注浆孔打开，减少开孔时间。但现有的隧道内深孔注浆施工在压入钢花管时很容易在钢花管与注浆头之间的间隙和钢花管预留注浆孔处渗漏。为此我们设计制作了一个新型注浆头，具体如下所示：
在钢花管压入之前先缠绕上高韧性耐磨薄膜，压入钢花管时通过内外双高强度弹性密封圈与钢花管之间的挤压力达到密封效果，保证同步浆液不渗漏。
2）快速压入钢花管
为了保证隧道内深层注浆加固不影响盾构的正常掘进，就必须在盾构机掘进的时间段内完成钢花管的压入工作，另外可操作区域受管片拼装机、设备桥等因素影响，实际可操作的空间很小，常规的压入钢花管工艺无法满足要求，因此我们设计了钢花管液压压入机及管片拼装机压管臂。
3.3全断面深孔精准注浆
常规的隧道内深层加固是将钢花管压入到设计深度，将注浆管接到注浆头直接注浆，通过注浆量及注浆压力去控制土体加固效果，此种加固方法无法保证设计加固断面内所有的土体都被加固到，浆液往往流向薄弱环节，局部土体可能未被加固，所以无法保证全断面土体加固效果。为此我们参照袖阀管加固技术，设计了注浆芯管，解决了全断面深孔精准注浆问题。
注浆芯管插入钢花管内，通过端部两个活塞体与钢花管之间的挤压密封形成一个50cm封闭区域，此段注浆芯管为多孔管，其余位置都为无缝钢管，注浆芯管在钢花管内可以自由移动，当浆液从注浆芯管注入时浆液只能从50cm的密封区域压入。当此50cm区域加固好后移动注浆芯管到下一个区域，以此实现全断面深孔精准注浆从而保证所有土体的加固效果。
4、新工艺效果检测
4.1 检查孔位布置
根据钻孔取芯检验要求，此次洞内注浆采用地面取芯施工工艺，随机抽取5个孔位作为检查孔来取芯检验，具体孔位见注浆检查孔位布置图。
4.2 检查孔芯样情况
检查孔取芯情况见表1检查孔取芯情况描述表，另附检查孔芯样柱状图及芯样照片。
表 1 检查孔取芯情况描述表
5、结束语
该新工艺在武汉某盾构区间得以运用，成功解决了隧道内快速大量深孔注浆问题，浆液填充效果良好，淤泥质软土被胶结成柱状，增强了隧道整体性能。成功解决了成型隧道极易产生收敛变形、开裂、错台、接缝张开、渗漏水和螺栓断裂等病害，为软土地层隧道病害问题的解决指明了方向，有效减少了后期维护成本。