广州市盾建地下工程有限公司 广东广州 510000
摘要：盾构注浆技术在地铁工程中的应用广泛，原因在于其能全方面考量地层、设计要求等，且具有能将注浆范围分段、定量并多次注浆的重要特征。某市城市轨道交通2号线一期工程中某站至公主府站区间盾构端头土体预加固采用盾构注浆进行加固，以控制地下水和土体稳定性。本文结合其实际情况，分析了盾构注浆加固机理、流程、应用等内容，为该技术之后的进一步推广应用打下基础。
关键词：地铁工程；盾构；盾构注浆
1工程概况
某隧道545.610m（短链1.547m）长，右线隧道549.152m长。区间内施工选用盾构法，环形结构即主体结构，用管片错缝拼接可得。盾构管片内径为5.5m，外径为6.2m，管片厚度为0.35m，环宽1.5m，环间连接使用螺栓。盾构始发井和接收井端头预加固采用盾构注浆加固的方法控制地水及土体稳定性。
1.1工程地质
某地铁盾构区间沿线穿越的地层主要以细砾、中砂、粉质黏土为主，局部穿过粉砂层。
1.2水文地质
水位在左线盾构区间顶面以上8.352m，在右线盾构区间顶面以上8.718m。地下水属潜水类型，钻孔内量测的稳定水位埋深7.4～9.4m，相应标高1052.111～1054.009m，高差1.898m，水位年变幅1.5～3.0m。各含水层多为强透水层，部的隔水层多不连续且不完整，地水相互渗透。场地潜水赋存于全新统～上更新统冲洪积黏性土、粉土、砂土、碎石土层中，中更新统湖积黏性土、粉土、砂土层中。其中黏性土、粉土层透水性弱，砂土层、碎石土层透水性好，富水性强。潜水补给主要为大气降水的入渗补给，其次为地表迳流补给，主要流向NE～SW向，水力坡度1‰～2‰。
2盾构注浆原理及目的
浆液材料自身有填充、凝固功能，注浆加固地层即利用注浆机在须加固的地层中将其注入。地层里的一些空隙会在材料硬化后被填满，提升地层固结强度及自稳能力[1]。此外，注浆区地层的渗水系数和渗透量都会减少。通过注浆，固结加固区域土体，阻断此处水利联系确保盾构始发和接收安全。这也是注浆加固的根本目的。
3袖阀管施工技术应用
3.1施工工艺
考察本工程施工现场，由实际情况确定具体布局和方案。为使施工通道、用水、用电顺畅，应先和有关部门积极沟通，于施工区设临时围挡和警示标识，将地面和施工区内的障碍物清理干净等。另外，对于空间的应用、机械设备和材料的堆放等尽量合理、妥善。钻孔、套管、安设袖阀管、注套壳料、芯管、注浆、后退注浆都是盾构注浆工艺的步骤。钻孔时，遵循奇偶跳开、间隔施作、跳孔进行的顺序。此外，钻孔时还要记录，并对地质进行具体说明，为其后的注浆奠基。利用盾构注浆前要挑好个试验孔，其里程应不相同。经过实验，确定工艺参数和注浆堵水效果。
3.2施工方法及技术要求
3.2.1放线及钻孔
定孔位前，应先标记每排靠近两边的两个坐标点，此环节借助全站仪测放即可。根据基础坐标点再定两点间其他孔的位置，须拉线并用卷尺量测再用油漆标记。孔位定好后就轮到钻机入场，钻机底须又稳又平整，依据吊锤钻头和钻孔的垂直度在开钻之前进行检查。钻孔倾斜度≤1%，在整个过程中应及时校正钻机。此外，须选用金刚钻头，才能更好地将路面和混凝土块钻穿。两序法是主要的施工方法，即单序孔优先，再为双序孔。施灌时灌浆从到上，使用孔泥浆护壁进行造孔，具体深度随设计要求而定。有转折孔时，为使转折孔紧紧和邻孔衔接，须合理调整孔距。
3.2.2制备、置换套壳料
套壳料的配置用料是膨润土，其应在造孔完成后马上用钻杆换掉孔内泥浆。具体为连接泥浆循环时用的管和挤压式注浆机，借助钻杆和注浆时的压力，套壳料就能置换孔内泥。同时，套壳料逐渐进入到钻孔底部的过程中，在地面孔处会有泥浆换出。这些泥浆会被排至泥浆循环池，其间须经过钻孔口的泥浆沟。一旦发现置换出的泥浆不纯，置换须暂停。
3.2.3安装袖阀管
本工程中的袖阀管为准52×5mm柔性塑胶管，分段长1m。完成套壳料置换后将其马上插入。此前，连接应先考虑深度，套接好临近的两节袖阀管，套管长20cm，且用胶合剂将这些部分紧密粘合。把首节袖阀管法堵头装好后，为保持袖阀管较小的弯曲值，就须灌清水在管里。袖阀管间连接好后须按次序放进钻孔中，这个过程中尽可能使袖阀管的中心叠合于钻孔中心重合，放直至孔底。以注浆要求为依据放B型管至注浆管的位置，若为非注浆部位，则放A型管。放注浆管时，要让其顶部比地面高20cm，底部至孔底方可。因为注浆管被注满后受重力作用，其不会漂浮在水上。完成上述操作后，为避免管内存在杂物从而使注浆环节质量降低，应盖好注浆管的上部盖子。
3.2.4制浆和注浆
套壳料一段时间后强度就会达标（时间至少为24h），然后注浆施工正式开始。作业选材为水灰比1∶1，3%水玻璃掺量的42.5普通硅酸盐水泥。注浆时为实现1序外围成墙、2序内部压密，应从外围注起，中部紧随其后。整个过程中观察评判具体效果的方式很多，包括：听声音、看压力、看注浆量（由前面灌浆现场施工性试验取得参考数据）等。注浆压力随注浆进行呈动态变化，应时刻关注。压力表在每段注浆过程中会有两个峰值，第1个出现在注浆开始时，持续时间不长；第2个峰值出现在该值缓慢变小最终在一定区间内趋于平稳时，大约持续1min。此后，要向上拉注浆内管开始一段注浆。第1次压力表上出现的峰值是受套壳料影响，若弄碎套壳料，该值也会迅速减小；第2次的峰值随浆液逐渐将地层中间的缝隙填满而渐渐增大并稳定。结束注浆时须使注浆压力维持在1.0～2.0MPa，注入量＜1～2L/min，且稳压20min，再彻底结束。同时，注浆时须对相邻注浆孔的返水、排水以及冒浆的具体情况进行密切关注和记录，需要记录的信息主要有注浆压力、注浆量、水泥用量等。浆液从周围溢出的现象是注浆效果好的重要表现。
4注浆加固效果
注浆结束后一定时间，取芯检测注浆效果。地层固结情况在该过程中改变很大，注浆加固区域相比于非加固区，加固区域的地层承载力、稳定性都更好。
5注浆系统维护
盾构机在施工过程中，利用向前推力及刀盘旋转，切削前方土体，开挖出大于设备盾体直径的隧洞。通过盾体掩护，施工人员利用管片拼装机在盾体尾部进行管片拼接，形成最终所需隧道。隧道外径小于盾体，更加小于刀盘的开挖直径，因此，盾构机向前掘进后，开挖隧洞与拼装好的隧道之间会形成一定的缝隙，该缝隙如果没有及时进行填充，容易引起地面塌陷、隧道变形、涌水泄露等危害，严重时后果无法想象。为了避免此类危害发生，盾构机向前掘进时，必须及时注浆，且在凝结一段时间后，进行二次补浆，方能起到保护作用。现场施工环境比较恶劣，注浆系统又是施工过程中的重要组成部分，为了保证施工使用需求，避免影响工期，盾构机尾部的注浆管路通常会设计成一备一用形式，但即使这样，也应加强注浆系统的日常维护。
（1）每次注浆后，应及时将管路清理干净，防止有残留浆液在管内凝固，堵塞管路。
（2）定期对砂浆罐及砂浆泵进行清理，防止残液凝固，影响设备使用。
（3）定期检查注浆系统的使用情况，注意密封的更换，防止管路泄露与磨损严重。
（4）对注浆系统附属元件进行定期检查，如传感器、阀门等，发现功能损害，应及时进行维修及更换。
盾构施工经常遇到前方地层不稳、容易涌水的现象， 为了保证施工安全，通常会进行超前钻探及注浆，提前稳定前方地层，减少施工隐患，保证施工质量。
结束语
综上所述，盾构注浆施工技术有其重要作用和优势，能有针对性地加固特定区域、特定深度土体。选用该项技术加固土体，既能改良土层稳定性，使地表沉降减少，控制地渗水量，还能保障施工安全问题。
参考文献
[1]孔冲，徐岩，陈思文.盾构注浆技术在盾构法隧道端头加固中的应用[J].施工技术，2019（S1）：845-847.
[2]孟凡茂.地铁暗挖区间施工中的盾构注浆技术[J].城市住宅，2019（5）：189-190.