地铁盾构区间二次注浆施工技术

高颖

摘要：二次注浆技术在穿越江河等地质中应用极少，文章通过对二次注浆技术浆液材料性质、注浆压力、注浆量等进行分析探讨，并结合工程实践的运用，提出了关于二次注浆的一些实践经验，作为类似工程的参考和借鉴。

Abstract： Secondary grouting technology is rarely used in crossing rivers and other geological， based on the analysis and discussion of slurry material properties， grouting pressure， grouting quantity of secondary grouting technology and combined with the engineering practice， some practical experiences about the secondary grouting are put forward as references for similar projects.

关键词：隧道工程；地铁；盾构；二次注浆

Key words： tunnel engineering；metro；shield；secondary grouting

中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0098-03

0 引言

地铁盾构区间二次注浆施工技术，是针对受不同地层掘进参数、同步注浆装备及管理等因素影响，造成的盾构隧道管片背后充填不密实，可能诱发涌砂、管片错台、漏水、地面沉降超限等问题，通过隧道内对管片背后空隙进行二次补强注浆，形成一道外围防水层，提高防水效果，有效控制盾构通过后后期沉降，保证盾构机安全、顺利、高效掘进的施工工艺。

1 工程概况

1.1 项目施工内容

武汉市轨道交通8号线一期土建施工部分BT项目三标段施工任务，主要包含一站一区间，即徐家棚站、黄浦路站～徐家棚站越江盾构区间。区间长度为3185.545m，其中越江隧道长度为约1750m。盾构管片环外径Φ12.1m，内径Φ11.1m，管片厚度500mm；管片采用通用楔形环，每一环由封顶块（F）、邻接块（L1）、邻接块（L2）及标准块（B1）～（B5）共8块管片组成；管片环平均幅宽2.0m，楔形量52mm，采用双面楔形设计。区间平面图如图1。

1.2 水文、地质情况

盾构从武昌徐家棚站进行始发，过江进入汉口黄浦路站接收。8号线一期工程在长江二桥上游约450m处下穿长江，越江区间隧道约3185.545m，隧道穿越江面宽度约1500m，隧道外径12.1m，平面最小曲线半径700m。越江隧道纵断面最大纵坡+27.49‰，最大覆土36.5m；江中最大覆土21.2m，最小覆土11.04m，水深最大处可达31.92m（按长江武汉段警戒水位27.3m），最深处位于水下59.28m；水土压力极限值6.74bar。

1.3 盾构区间二次注浆范围

为确保黄浦路站～徐家棚站越江盾构区间安全质量，隧道采用二次注浆施工技术。区间隧道注浆长度约3185.545m。根据沉降监控數据，对盾构通过后4～6环进行二次注浆，浆液采用快硬性水泥-水玻璃双液浆。

2 施工工艺流程

隧道二次注浆施工工艺流程见图2。

3 施工准备

3.1 施工机具设备准备，见表1。

3.2 劳动力配置

成立注浆作业班组负责二次注浆工作，其中组长1人，组员4人，合计5人。

4 施工关键技术

4.1 施工总体方案

4.1.1 注入开孔

①开孔原则：管片二次注浆开孔遵循隔环开孔原则，若相邻两环之间连续出现沉降过大，漏水现象，则不必遵循隔环开孔的原则。

②开孔安阀：根据地层情况及处理目的不同，开孔方式有两种：一是只打穿吊装孔，安装球阀（见图3），在管片背后注浆；二是打穿吊装孔后，装小导管，再安装球阀，对较深层土体注浆。

4.1.2 注入材料及浆液配比

二次注浆材料应根据地质地层、隧道埋深及地下水情况的不同进行选择，一般为水泥浆液或者水玻璃水泥浆液。

①水泥浆液（单液浆）：宜用42.5级以上的硅酸盐水泥。水灰比根据漏水、沉降情况而定，一般采用1.5：1、1：1、0.75：1、0.5：1等几种。灌注过程中，应经常搅拌，为提高浆液的早期强度，可掺入各种早强剂或其他外掺剂。

②双液浆（水玻璃水泥浆液）：水玻璃水泥浆液宜使用模数2.4～2.8，浓度35～40°Be左右的水玻璃。与水泥配合比一般为1：1.15、1：1.5等。将水玻璃徐徐倒入水泥中，搅拌均匀即可。

③拌制后浆液必须满足工程使用如下要求：

1）注浆作业的全过程不易产生离析。

2）具有较好的流动性，易于注浆施工。

3）注浆后浆液固化的体积变化小，即凝固收缩率小。

4）有较好的不透水性能。

5）注浆后能很快超过土层的强度。

4.1.3 注入压力

注浆压力一般视地质情况和覆土深度而定，压力一般控制在0.15～0.25MPa，避免对土体产生大的扰动。每0.5m3混合浆液中应掺加约2.5kg膨润土，以便达到润滑作用。

4.1.4 注浆方法和方式

①最好采用同步注浆和二次注浆相结合的背后注浆方式在硬岩地段盾构注浆，制定浆液配比时应充分考虑强度、固结率、离析率、砂浆稠度等指标的影响，其凝胶时间宜延长并控制在5～12h，地下水发育时，浆液的凝胶时间宜调短。

②在自稳能力较差的强风化、全风化岩地层和黏土层，盾构注浆单液浆和双液浆都可选，凝胶时间适当缩短为4～7h，同步注浆压力为0.15～0.2MPa，局部管片出现漏水、沉降过大处需进行二次注浆，压力调整为0.15～0.25MPa，必要时采取地层加固辅助施工措施。

③在富含水地层中注浆要求能迅速阻水，快速充填，故要求浆液凝固时间短，黏性大，保水性强，不离析，凝胶时间宜控制在4～6h。

④在盾构始发和到达段，总体上要求缩短浆液凝胶时间，以便在填充地层的同时能尽早获得浆液固结体强度，保证开挖面安全并防止从洞口处漏浆。

⑤二次注浆距盾尾越近，则固定管环位置越准确，但是，越近会造成双液浆进入盾尾刷和同步注浆排浆口，破坏盾尾刷密封和阻断同步注浆管道。施工中，双液注浆孔位置宜在距离盾尾4～6环范围内的管片中进行选择。

⑥当地下水特别丰富时，需要对地下水进行封堵。这时需要将注浆液的凝胶时间调至4～15min，必要时采用水泥水玻璃双液浆。

4.1.5 控制管片上浮

用二次注双液浆可在管片与围岩之间形成结块，在同步注浆的浆液未凝固之前，双液浆凝固的结块镶嵌在管片和围岩之间，这样就基本控制了管片的上浮。双液浆选用水泥浆和水玻璃，压力≤2.5MPa，浆液凝固时间调整在20s左右。

4.1.6 防水堵漏

根据隧道里漏水情况选择合适的浆液和注浆压力很重要，在硬岩段和单个大漏水点处一般选用双液浆，浆液凝固时间控制在60～120s；在软土层选用单液浆，或凝固时间在5～10min的可塑型浆液，用水灰比1∶1的水泥浆，注浆压力≤2.5MPa。

4.2 施工控制标准及要点

4.2.1 控制标准

①注浆结束标准：注浆压力达到设计压力后，停止注入；注浆压力未达到设计压力，但注浆量达到设计注浆量；根据监测情况判断是否需要继续注浆。

②主要采用分析法，即根据注浆压力—注浆量—注浆时间曲线，结合监测结果分析判断。

③控制地表沉降在范围+1～-3cm内，减少隧道管片背后漏水。

4.2.2 控制要点

①进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆材料，添加剂及浆液配比，保证所选浆材各物理力学指标满足设计的工程要求；注浆前检查压力表完好，不允许超压注浆。

②制定详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，并严格执行。

③根据洞内管片衬砌变形和地面及周围构筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决。

④做好注浆设备的维修保养、注浆材料供应，以保证注浆作业顺利连续不中断进行。

⑤做好注浆孔的密封，保证其不渗漏水。

⑥严格控制水泥浆的水灰比、注浆压力、注浆量。注浆压力的设定原则一般为地下水静止水压力与静止土压力之和的1.1～1.2倍；注浆过程中，应注意冲击数与压力值的变化，由此判断是否堵管或堵管的位置。

4.3 施工中常见的问题及对策

4.3.1 注浆管堵塞预防措施

在开始注浆前，可先注入足量的膨润土浆液，润滑注浆管，以减少砂浆在管内的摩檫，防止注浆管堵塞，保证注浆作业顺利连续不中断进行；每次注完浆后，及时清洗注浆系统；停机时需注入膨润土，防止堵管。

4.3.2 因注浆压力过大使地层和管片发生隆起和变形的预防措施

在注浆施工控制的三个参数中，以注浆压力为主控项。二次注浆压力一般比同步注浆压力高出0.01～0.03MPa，但是还应根据隧道覆土厚度、地下水的压力及管片的强度进行调整。考虑综合因素，注浆的速度约为25L/min。分析注浆效果，反馈指导下次注浆。

4.3.3 盾尾漏浆预防措施

盾尾出现漏浆时，应减小注浆压力，同时加强盾尾密封油脂的注入；若还未解决，则停止注浆，待调整好加大盾尾密封油脂注入量和注入压力后方可进行同步注浆和掘进；也可改变注浆孔位置以减少窜浆发生。

5 结语

二次注浆是盾构施工的关键环节，控制好盾构二次注浆，可以及时弥补同步注浆的不足，保证工程自身及周边环境的稳定与安全。在黄浦路站～徐家棚站盾构区间穿越长江的施工过程中，通过对盾构二次注浆时间、注浆压力及注浆量的控制，有效减少了地面沉降、管片错台及开裂、隧道渗漏水现象的产生。黄浦路站～徐家棚站盾构区间在长江中施做的成功，为今后盾构在穿越长江、河流中的掘进工作提供了有力的技术支持及宝贵的经验。

参考文献：

[1]薛志佳，趙云胜，何华刚.武汉盾构施工对地表及建筑物影响数值模拟预测研究[J].工业安全与环保，2013（07）.

[2]何齐海.盾构法隧道二次注浆施工工艺研究[J].山西建筑， 2012（08）.

[3]安妮.盾构施工盾尾空隙二次注浆控制地表沉降研究[D]. 浙江大学，2013.