盾构区间隧道上浮整治措施

2023-07-25王理人

科技与创新 2023年11期

王理人，余健

（杭州杭港地铁五号线有限公司，浙江杭州 310023）

1 工程概况

金星站—绿汀路站盾构区间呈东西走向布设，出金星站正交下穿东西大道，沿规划文二西路下穿上仓路到工作井，出工作井后与杭临线并行进入绿汀路站。2019-10-06 对金绿区间初始值进行了采集，2021-07-17 对绿中区间进行了第一次隧道沉降监测，在监测中发现金绿区间左线690 环—720 环处监测数据变化较大，累计最大值为33.35 mm（即隧道管片上浮33.35 mm），位于710 环处，其他位置监测数据正常。随后地铁运营监测单位加强监测频率，2021-11-02对金绿区间上浮段进行了第二次隧道监测，单次变化上浮2.96 mm，累计最大值36.31 mm，位于710 环处。

1.1 地层描述

根据工程地质条件可知，场地内主要土层分布不稳定，厚度、层面起伏变化大，盾构底板大部分区域从上至下依次是①2 素填土、⑰1 含砾粉质黏土、㉛b-1全风化泥质粉砂岩、㉛b-2 强风化泥质粉砂岩[1]、㉛b-3中风化泥质粉砂岩，隧道范围内地层全部是㉛b-3 中风化泥质粉砂岩。

1.2 原因分析

在收到地铁运营单位给的监测数据后，去现场查看，发现上浮段管片无破损、无明显渗漏水现象，并委托上海申丰地质新技术应用研究所对上浮段隧道内（1、11、12 点位）拱顶进行了雷达探测，发现在705环—715 环管片12 点位背后0.35～0.57 m 左右存在松散、局部脱空区域，由于地下水丰富，可能管片背后注浆存在不饱满现象，造成隧道上方承压水流失，导致管片上浮。

2 上浮整治施工方案

2.1 方案选择

为确保运营隧道不再上浮，经讨论决定对运营隧道上浮段采用顶部进行注浆，注浆方式可以采用地表和洞内2 种注浆方案。由于地铁5 号线已经全线开通运营，洞内注浆方案存在作业时间长、施工效率低的问题；而地面注浆方案虽然作业条件较好，但施工精准度对施工工艺控制水平要求极高，且隧道上浮段位于中风化地层，钻孔地层中的强风化和中风化地层较多，钻孔难度大，地面注浆钻孔也很难精准到达管片和围岩之间的填充层及脱空区域，风险较大，经过多次讨论后，最终选择采用对3、9 点位以上部位进行洞内注浆的方案。

2.2 注浆材料的选择

本次注浆主要目的是控制隧道变形趋势，防止隧道上浮超出可控范围，影响列车运营，并尽量恢复隧道姿态至原始值或确保隧道不再上浮，保证运营的安全。考虑到注浆对第二天列车运营的影响，本次注浆分2 个阶段进行：第一阶段注入双液浆控制隧道上浮；第二阶段是待整段上浮段隧道拱顶完成采用瞬凝双液浆注浆，隧道上浮控制后注入单液浆进行充填，长效牢固管片。通过管片壁后注浆，迫使孔隙内的部分或大部分水和空气排出，使水泥浆液充填壁后孔隙，达到稳固隧道的目的，从而阻止盾构隧道上浮。因此注浆材料选用水玻璃和P.O 42.5 袋装水泥。

2.3 工艺流程

注浆工艺流程如图1 所示。

图1 注浆工艺流程图

2.4 泄压孔和注浆孔的选择

注浆过程中，隧道内泄压孔应设在管片3、9 点位，控制隧道壁后液面不超过3、9 点位，由于3 点位处管线较多，7 点位在疏散平台下方，且有水管，为避开既有管线，泄压孔设在管片4、8、9 点位（根据现场实际情况调整），注浆前应先将安装单向逆止阀后的泄压孔打开，对泄压孔进行控制性限量放水泄压。

每环的注浆孔优先选取1、11 点位对称注入，特殊情况可选用4、8、9 点位（泄压孔）。注浆时，管片左右两侧孔位对称注入，通过控制注浆机的注浆压力、监测实时反馈的信息来维持壁后两侧压力平稳，浆液均匀上升。注浆过程中，严格控制注浆压力，待泄压孔流出浓浆为止。

2.5 注浆参数

为使注浆体尽快发挥作用，注入双液浆的配比要结合现场实际情况，并结合注浆目的和注浆条件确定，若浆液配比不对，会导致注浆失败。根据水泥和水玻璃性能来确定双液浆配比。注双液浆的水泥浆水灰比为1∶1，水玻璃加量50%～100%。水玻璃的用量由注浆中需要浆液初凝的时间确定（一般初凝时间控制在20～30 s），在注浆前要现场做试验，对双液型浆液的早期强度也有一定的要求，尽量快速凝固，规定1 h后的单轴抗压强度为0.1 MPa 左右。

2.6 注浆压力

注浆压力是注浆施工主要的控制指标，管片背后注浆主要考虑上面覆土厚度及管片的最大承受力，结合建设期盾构掘进中二次注浆的经验值，本次注浆压力为0.2～0.3 MPa（根据现场试验后的实际情况进行调整），且注浆压力不能使管片出现破损及错台，注浆流量控制在5～30 L/min 之间。

2.7 施工方法

在注浆前选择1、11 点位安装上注浆单向逆止阀后，底部上泄压孔安装流量表，在逆止阀内用电锤钻穿该孔位后的保护层，接上三通及水泥浆管和水玻璃管，打开上游的泄压孔适量泄压（通过监测数据反馈沉降情况，根据实际情况进行泄压）后关闭泄压孔，泄压孔的排水量与注浆量大致相同。

注双液浆时先注入纯水泥浆液1 min 后，打开水玻璃阀进行混合注入，终孔时应加大水玻璃的浓度。在一个注浆孔等待5～10 min 后将注浆头打开疏通查看注入效果，如果水很大，应再次注入，至没有水流出时可终孔。终孔后拆除注浆头并用双快水泥砂浆对注浆孔进行封堵，安装上钢制闷盖后进行下一个孔位的施工。

2.8 注浆注意事项

注浆注意事项如下：①在注浆前应查看管片情况，并在注浆过程中进行跟踪观察，如有异常情况应立即停止注浆，并及时向主管部门进行汇报；②在注入过程中应严密监视压力情况，控制注浆压力，使其在设计范围之内；③在注浆过程中出现压力过高但注入效果不明显的情况时，应检查注浆泵及注浆管路是否有堵管现象，如有堵塞应立即进行清理；④在注浆过程中出现任何的停机现象时均应对注浆泵及注浆管路进行清洗，在注浆完结后应做到“工完料净”，对所有的机具均应清理干净并归于原处；⑤在注浆前应将卸压孔的球阀打开并带上流量表，对卸压孔进行控制性限量放水泄压，在拱顶两侧注浆孔注浆时观察卸压孔的情况，直至浓浆流出再关闭注浆头。

3 监测情况

3.1 监测内容

确保隧道施工安全，根据现场实际情况，考虑现场管线的影响，在绿中区间左线660 环—750 环上浮段区域每隔5 环布设一组隧道监测断面，本次监测设置内容为隧道结构拱底沉降监测、隧道结构收敛监测。

3.2 监测点的布设

3.2.1 隧道结构拱底沉降监测

监测目的：了解在隧道注浆施工过程中，隧道自身变形情况。

测点埋设：在绿中区间左线660 环—750 环上浮段区域影响范围内布设管片拱底沉降监测点，每隔5 环布设一个监测点。在道床中心位置处，采用水准钉钻孔布设，作为隧道道床沉降监测点。

3.2.2 隧道结构收敛监测

监测目的：了解注浆施工中隧道自身变形情况。

测点埋设：隧道横向净空收敛监测点，同沉降监测点对应布设。

在绿中区间左线660 环—750 环上浮段区域影响范围内布设隧道横向净空收敛监测点，每隔5 环布设一个监测点。左线隧道净空收敛编号为GGJH-L-n（n代表管片环号）。

3.3 监测频率

监测频率必须按照相关规范及设计要求执行，监测测量的周期按照测点变形达到相对稳定的时间确定，由于注浆时间为01：00—04：00，考虑注浆后达到一定的强度需要的时间，具体监测频率如表1 所示。

表1 监测频率表

控制值按照设计图纸，根据GB 50911—2013《城市轨道交通工程监测技术规范》执行标准，本工程监测控制值如表2 所示。

表2 盾构区间监测控制值汇总表

4 应急措施

4.1 触电救援措施

发生触电事故应立即切断或用干燥的木棒或绝缘物挑开身上的电源，关闭电源开关。触电人脱离电源后，应立即将其抬到新鲜风流处，平放，并解开衣裤，进行人工呼吸和心脏挤压法急救。

4.2 火灾救援措施

火灾救援措施如下：①准备备用发电机和应急照明等，以便临时停电或突发事件发生时使用。②场地内一旦发生火灾后，正确确定火源位置及火热大小，迅速启动报警系统，向外发出报警信号，及时利用现场消防器材灭火，控制火势大小。如火势不能扑灭，应及时向当地公安消防机关报警，寻求帮助。③组织人员迅速撤离危险地段，采用不燃材料封堵横洞，隔离火源，为人员疏散和消防补救提供保护，同时控制火势蔓延以及烟气的扩散。

4.3 涌水涌砂风险

在管片注浆单向逆止阀安装完成，电锤钻穿该孔位后的保护层后可能会引起涌水、涌砂等喷涌事故。施工中主要采取以下措施确保质量和安全：①在电钻钻孔前，通过严格的施工控制以及仔细检查附近管片是否存在湿渍、滴漏等现象来选择在哪一环管片钻孔。优先选择上浮段无湿渍和滴漏的管片进行开孔，若上浮段处全部是湿渍或滴漏，则沿隧道上坡段选择距离上浮段最近的管片进行开孔。②根据涌水的混浊程度和颜色等判断水土的流失是否引起别处的地表过度沉降。安排专人在地面对应位置进行巡逻检查，监测进行加密，有可疑情况及时上报。③安排经验丰富的专业注浆抢险人员在电钻钻孔过程中全天候值守，对发生的喷涌事故及时处理。喷涌时及时关上球阀，接上三通及水泥浆管和水玻璃管，立即注入双液浆，双液浆的注浆量根据喷涌的大小而定。