地铁暗挖隧道施工中深孔注浆技术的应用

徐淼

【摘 要】水治理问题一直是城市地铁暗挖隧道施工过程中需要解决的难题之一，它不仅会对掌子面的开挖作业安全带来威胁，也会影响到地面建（构）筑物的安全。在面对富水沙层和软弱破碎层怎样才能更好的进行掌子面加固及止水是整个过程的关键。上海的地铁3号线东沿线2222标安-侨区间的隧道工程中成功的采用了TGRM深孔注浆技术完成了富水砂层段的工程以及近距离几次穿越重要管线及建（构）筑物的施工，充分体现了在不良地质地段采用深孔超前顶注浆加固掌子面积固结止水的技术可行性。本文通过对此项工程实例的深度解析，揭示了深孔注浆技术的机理和工艺特色，以及在城市暗挖地铁隧道工程中的应用效果。

【关键词】深孔注浆技术；地铁暗挖隧道；工艺特点；应用效果

【中图分类号】U455.4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0257-01

水的治理一直贯穿在整个城市地铁暗挖隧道施工过程，它不仅会对施工过程中的工作人员和设备的安全造成威胁，还会对后续隧道运营的质量造成一定的影响，同时也会威胁到周边的建（构）筑物的安全。在以往发生过的地铁事故中一大部分都是与水的治理不当有关，例如在开挖的过程中涌水或是基础泡软拱顶沉降侵限、周边建筑物沉降开裂、管线拉裂等等，都和水有着密切的关系。可以毫不夸张的说水治理的成功与否直接影响到整个隧道的安全和质量。本文针对安-侨暗挖区间隧道施工的整体施工过程，详细列举的深孔注浆技术在进行超前预加固的多种方法，如TSS管帷幕注浆、超前小导管注浆、大管棚，安-侨区间的施工原始设计方案是采用TSS管帷幕注浆超前加固技术，每六米施作一个循环，开挖三点五米，预留止浆墙为二点五米。但是在真正的施工过程中发现，TSS管帷幕注浆技术由于注浆孔仅上半断面就达到七十多孔，大大减缓了施工进度；并且由于注浆的深度浅、注浆的孔数繁多，导致压力很难以控制，降低了施工精度。正是由于存在着这么多的问题，使前期的砂层中超前加固并没有达到理想状态，从而造成了一些事故的发生。最后经过专家的证明，对于安-桥区的富水砂砾层及填石层，采用了TGRM深孔注浆技术进行了超前预加固，在后续的施工效果中证明了TGRM深孔注浆技术在城市暗挖隧道中的重要价值。

一、工程简介

（一）上海轨道交通的二期工程中，安托山站到侨香站区域间为暗挖区间，双线的全长为一千三百三十八米。整个区域间充斥着极为复杂的地质条件：首段位于原河床底部，为标准上软下硬的地层结构，拱顶多穿越富水砂砾层和中砂层，而下部为坚硬层；尾段掌子面大部分为富水砂层，局部全断面都为沙层，并且区间多次近距离穿越重要建（构）筑物和管线路。

中砂层、砾砂层以石英质为主要组成结构，内含大量沾粒，偶见卵石，饱和，稍密至中密，级配均匀，分选难度高，此层的平均厚度为一点五到八点五米。在动水的作用下极易软化成流塑状，容易发生坍塌并且没有自稳能力。

（二）水文地质

区间范围的地下水由第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔缝隙潜水主要赋存于冲洪积砂层和沿线砂（砾）质粘土层中。地下水的水位为二十一到三十点五米，主要为孔隙潜水，局部地段微承压，主要由大气降水补充，水含量较为丰富，水质量极易被污染。岩层裂隙水较多，但主要存在在花岗岩的中到强风化带、构造节理裂隙密集带中。富水性因基岩裂隙的富含量、贯通程度、与地表水源的连通性而发生边哈，主要补给为大气降水和孔隙潜水，局部具有承压性。

（三）工程难重点

（1）在距离左线拱顶仅四米处有一三千毫米*两千五百毫米的雨水箱涵，此箱涵与隧道走向平行。由于箱涵的存在年限太长，底部的沙垫层长期经过雨水的冲刷形成许多水囊、空洞；再就是此箱涵为北环大道的主要雨水箱涵，常年注水量较多，可作为隧道水源的一二天然补给地，极大的威胁到了隧道的施工安全。

（2）由于隧道周边广泛分布着一些居民区，而且大多数为高层建筑，地面降水条件缺乏，所以在施工过程中对于水的处理还是主要运用洞内引排和超前注浆止水的方法。

（3）隧道整体斜闯过侨香路和六千毫米*三千五百毫米的雨水箱涵、高压燃气管道。值得特别注意的是高压燃气管道处，最大的允许沉降不能超过一厘米。

二、TGRM深孔注浆机理和工艺特点

TGRM是在注浆工艺中采用的特殊材料的英文名称缩写，此种注浆材料是专门为地下工程主将施工的发明的。

TGRM深孔注浆工艺根据其浆液的独特性质，非常适合城市隧道下穿道路、管线及既有构建物的超前加固施工。基于隧道开挖时对道路和管线（供水管和燃气管）下沉控制的严格要求，注浆材料采用TGRM水泥基特种灌浆料，因为其具有能有效控制地表下沉的以下几个特点：

①耐久性：TGRM注浆材料主要成分是无机的硫铝酸岩水泥，并且加入多种特种的外加剂，为永久性注浆加固浆液，完全可以满足工程十年的使用寿命要求。能对地表在隧道开挖过后的继续下沉问题进行有效的控制。

②早强性：TGRM浆液在水灰比为一比一的使用条件下，浆液两小时的强度可达到二兆帕斯卡，在二十四小时后其强度可达到十兆帕斯卡以上，在使隧道北注浆加固后，几乎不用消耗时间等待浆液强度达到要求就可以开始进行开挖施工，对施工效率的提高有很大影响。

③微膨胀性：与普通水泥浆液凝结固话体积收缩相比，TGRM浆液在注于底层固话的过程中浆块具有百分之一刀百分之二的膨胀率，对在隧道开挖过程中对土体的扰动而引起的地表下城做到有效的填补。

④抗分散性：浆材在生产的过程中加入了适量的絮凝剂，这样使得浆液具备了一定的抗分散性特质，抗分散性的特点是能有效的防治地下水流对浆液的冲散，对注浆范围进行有效的控制，并能节省注浆材料，对地下水位较高和水流较强的底层具有良好的适用性。

⑤耐久性与早强性：TGRM浆液与其他浆液相比具有横好的耐久性和早强性，有效的弥补了双重管道适用的双液浆（WSS和CS浆）性能耐久性差和浆块强度过低的缺点，进而有效的解决了适用双液浆加固的隧道开挖通过后地表持续下沉的问题（随着双液浆强度的丢失，浆液从隧道的周围土层渗出，使地表持续下沉，时间长达三道四个月，累计下沉量巨大）。

⑥微膨胀性和抗分散性：此种特性有效的解决了普通水泥浆在固化时浆块收缩进而引起地表下沉和地下水为偏高时浆液扩散无法有效进行控制的问题，同时也对针对浆固化时间较长、注浆后续等待时间开完，以及浪费功效等一些列问题提出了有效的解决方法。

三、深孔注浆施工流程

注浆工作的有效实施分为以下四个方面：首先应做好注浆前的技术准备，其次拟定一个好的注浆设计方案，再次将浆技术的三个核心（材料、设备、工艺）进行合理的搭配运用，最后准确评定注浆效果。

总之，通过此次TGRM前进时深孔注浆工艺在地铁隧道施工过程中的实际应用，能有效的解决城市浅埋暗挖隧道的安全施工问题。安-侨区间通过采用TGRM深孔注浆技术，不仅大大提高了施工进度，而且也从根本上杜绝了涌水塌方事故的发生，还顺利的通过了次高压燃气管道，将周边建（构）筑物的沉降范围也控制在设计允许的范围之内。TGRM因其浆液自身具备的特质，可以对地铁隧道开挖通过后地表持续下沉、注浆液体固化收缩引起的沉降、地下水位偏高时浆液无法扩散等问题进行了有效的解决；同时注浆后无需等压强时间即可开始施工作业，提高了施工效率。在与明挖法语冻结法相比较之下，在饱和动态含水砂层中采取洞内TGRM浆液注浆技术进行施工，既减少对周围环和地下水资源的污染，还能有效的降低施工成本。

参考文献：

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