盾构始发接收洞门水平注浆加固施工技术探讨

摘要：在开展盾构施工过程中，其端头的加固质量直接关乎着盾构施工的施工安全性。为此，想要确保盾构施工的安全质量得以提升，需要做好端头的加固，同时关注始发接收洞门水平注浆工程，确保其在实际工作的过程中工作质量得以提升，保障盾构施工的施工能够顺利且安全地进行。

关键词：盾构始发接收洞门水平；注浆加固；施工技术

在大多数情况下，盾构机无论是在始发或是接收之前，首先要做的都是破除洞门范围内的始发、接收井的围护结构，但是在整个施工过程中所消耗的时间较长，并且风险较大。为此，在当前大多数情况下会选择旋喷桩、搅拌桩或者冷冻法对整个区间端头进行加固处理，提高其处理的整体效果，同时不断减少洞门凿除以及盾构始发和接收的风险。在部分区间其存在着交通导改难度大或是影响地下管线等一系列情况，需要對盾构始发，接收洞门水平注浆进行加固施工，以此来提高在整个施工过程中的整体质量和效果，满足当前行业发展的实际需求，改变其交通导改困难这一情况。

一、盾构始发接收洞门水平注浆加固的准备工作

（一）无收缩注浆液的特点

在开展盾构始发接收洞门水平注浆加固项目时，需要了解无收缩注浆液本身的特点，其中包括了以下几点：第一，固结硬化的时间相比于其他施工方式而言更容易进行调整，与此同时设计硬化时间长的注浆液本身的强度也会在这一阶段得以提升。第二，注浆液的渗透性相对较好，特别是面对细沙层渗透性更佳能够有效地提高整个施工管理的质量。第三，在地层中有流动水的情况下，也具有极强的团结性能，整个浆液不容易溶解，同时本身具有极强的止水效果，能够满足在实际施工时的施工需求。第四，无论是浆液强度或者是硬化的时间、渗透性能等等，均可以根据现场的需求在第一时间内进行调整，能够满足当前盾构始发接收洞门水平注浆加固项目的实际需求，第五，在完成盾构始发接收洞门水平注浆加固项目后期注浆浆液不流失，并且固结不会出现再次收缩的状况，整体硬化剂处于无毒现象，对于地基地下水本身同样无污染。在进行注浆时，需要遵循先外圈后内圈的注浆方法。在实际开展注浆时，需要将同一圈的上部先做好上部孔，然后开始做下部孔，做到间隔跳孔，并且孔隙与孔隙之间需要做到逐步加密，先入无水区再注入有水区这一原则，才能够提高注浆的整体效果，在完成注浆施工后，则需要通过打探孔来检查注浆是否存在仍旧流水这一现象如果没有达到本次施工的实际需求，进行补充注浆，以此来提高在注浆工作开展时的整体质量。

（二）注浆的准备工作

在开展盾构始发接收洞门水平注浆加固项目工作之前，首先要做好一系列的准备工作，其中包括了以下几点：第一，构盾的姿态与洞门复测。要求在盾构贯通之前需要由相应的测量人员，按照我国的行业规范，对洞内的控制网以及构盾机的姿态，管片姿态以及洞门实际位置等一系列内容进行有效的复测，同时能够不断加强盾构机自身的姿态控制，确保在进行隧道检测过程中长隧道检测能够实现充分的贯通检测质量、效果也可以得以提升。第二，做好应急物资的以及相应设备的准备，需要根据安全专项施工方案以及其应急预案的要求，充分地准备好洞门凿除以及盾构接收的相关应急物资和设备，其中主要的物资包括了棉纱、棉被、沙袋、双快水泥、铁锹等等，在进行设备准备时，则需要包括灭火器、水泵扳手、夜间常用的照明工具等等。第三，在洞门凿除之前，为了避免出现地下水沿着土地的缝隙涌出，这一情况需要保证水平深孔注浆工作的有效完成，需要在洞门凿除之前通过中盾内一周的脱困注浆口向盾体外侧进行聚氨酯发泡剂的注入，以此来确保在盾壳与土体之间能够形成一个封闭的止水环儿，其应用效果也能够得以提升，促使止水质量得以改善，更能够符合盾构始发接收洞门水平注浆加固项目的实际需求。

二、工程概述

（一）工程实例

为了更好地分析盾构始发接收洞门水平注浆加固项目，本文以某市城市轨道交通4号线一期工程土建施工工程为例进行探索，其中4105标段为二站二区间，在本次工程中盾构累计始发、接收共8次，全部采取端头加固。

（二）洞门设计加固情况

为了更好地分析本次施工的实际情况，确保盾构始发接收洞门水平注浆加固项目质量得以提升，需要对洞门设计加固情况进行进一步的探索和分析，其中在本次施工的过程中，盾构机的始发端其需要加固的范围为：纵向10m，与到达端头加固范围和为纵向12m。在进行竖向加固时，其加固的范围为隧道拱顶以上的3．Om至底板以下3．0m，其中整体的隧道洞身范围为两侧的3．0m。在整个工程施工的过程中，能发现施工的始发端头以及到达端头所选择的加固方式为咬合旋喷桩加固，在本次施工的过程中选择的是直径为800mm、间距为600mm的三重管旋喷桩。由于本次施工的过程中，其所处的地区为地层含有大量的粉细砂层，地下水资源极为丰富，在进行施工设计的过程中，高压旋喷桩土体加固效果不佳，为了进一步保障盾构施工的安全性，当前应该对洞门范围的土体进行水平注浆加固，确保盾构始发接收洞门水平注浆加固项目质量满足施工的实际需求。

三、盾构始发接收洞门水平注浆加固方案的选择

（一）钻孔设计

在本次施工的过程中，其中项目的盾构门是一个直径为6.7m的圆形，其整体的周长为21.04m，工程中为了更好地进行探索，需要了解始发段和接收端在进行设计时，其水平注浆的加固长度，其分别为6m和4m，结合本次工程的实际情况发现在进行地面钻孔补注水平注浆时未达到最为薄弱的土体部位，通过注浆能够达到本次施工的实际效果。其中盾构门内需要设计水平的钻孔两排，其中紧挨边侧的最外侧为第一排，在本次施工设计的过程中，一共含有设计钻孔总计21个，需要将整个圆形门将其分成4个不同的扇形部分，其中应明确每个扇形的最外侧有钻孔4个，其中孔的间距为1000mm，在进行钻孔时，需要了解钻孔的水平夹角为12°—25°，具体的夹角角度，需要根据当前施工现场的实际情况进行确定，在钻孔时整体的深度分别为6.6m以及4.5m，按照夹角大小进行排序。面对第二排的钻孔，首先了解其钻孔与第一排之间的距离应该为100cm，两排钻孔需要按照梅花形布置，第二排具体的间距应该根据本次施工现场的实际情况进行确定，在进行钻孔布置的过程中，同样需要采取梅花形布置。在进行地面钻孔的过程中，需要设计3排钻孔，其中要求孔间距为1．45m，排距为1．45m，每排含有设计钻孔7个，所有的钻孔在进行布置时，均需要采用梅花形布置，钻孔的设计总计为20个，通过后退式注浆方式不再重复补注，在进行注浆的过程中，应明确其主要在薄弱部位进行加固管理。

（二）水平注浆施工控制

在进行平注浆施工控制的过程中，需要做好以下几项工作：第一，钻孔。在盾构始发接收洞门水平注浆加固项目中进行第一孔施工时，要求施工人员对设备进行慢速运转，这是由于在最初无论是施工人员或者是设计人员对地层的情况以及、地层对钻机的影响情况了解不够透彻，需要通过第一孔施工进行参数的准确掌握，了解地层的实际情况，并且确定在地层条件下其设计的各类不同参数，要求每次完成一段地钻进都需要进行第一时间的检查，目的是及时发现其中存在的问题，及时进行纠偏。第二，水泥浆的拌制。在本次施工之前，为了确保施工质量得以提升，应该在准备注浆前1h进行水泥浆液的制备做到随配随用。要求施工配比人员在进行配比的过程中，应该按照浆液与水灰比的1：1配置，在进行配置过程中磷酸与水则应该按照1：12．5比例进行稀释后备用。第三，高压注浆。当系统准备就绪后，則需要做到首先施工人员应该把注浆管接入钻杆，开始注浆，在每一次注浆的过程中其把每步不大于20cm，做到匀速提升，当压力达到设计值时，需要暂停注浆，往外提升钻杆，作为施工人员在这一阶段需要高度注意钻机参数变化。在注满之前，需要施工人员循环往复上面的程序，直至达成本次施工需求。其次，在进行注浆的过程中，要求施工人员做到在浆液搅拌后4h内用完，尽可能不要超过搅拌时间，如果超过搅拌时间，则需要通过相应的质量检测人员对本次浆液的性质和状态进行分析和检测，确保其检测质量得以提升之后才能进行进一步的使用。水泥浆的拌制质量也直接影响到了在后续施工时的整体施工效果。为此，要求施工人员一定要做到根据实际情况做好水泥浆的拌制，防止其拌制效果较差，进而影响到本次施工效果。在进行高压注浆的过程中，需要安排相应的值班人员及时地去检测双液浆初凝时间、浆量、压力等参数是否符合本次施工的要求，并逐一地做好记录。施工人员在进行压力、注浆量控制的过程中可以通过压力表及时地观察注浆压力，同时做到随时检查随注浆量的增加，压力变化情况。注浆过程中可以采用双向控制的方式提高施工的整体质量，即达到设计注浆量后对其进行停注；如果没有未达到设计注浆量但是在设计的过程中其本身已经达到了设计的注浆压力，应分析其是否出现了异常情况，在出现异常情况后停注。同时还需要对每一次工作完成后的数据进行记录，其目的是确保所有项目工程施工质量的提升。在发现后续存在问题时，能够及时翻阅相关记录，查询在施工过程中哪些部分存在问题，第一时间对该问题进行解决。第四，桩机移位。如果发现钻机移到下一孔位，则需要重复上述的流程。第五，对注浆参数进行有效的控制。其中涉及的注浆参数如下：注浆压力为0.5-2.0Mpa，注浆终压为2.0Mpa，浆液扩散半径为1500mm，浆液初凝时间5min～10min或15s～1min，注入率40%左右，注浆管孔径：φ45。如果出现了以下条件中的任何一个均可以立刻结束本次注浆，其中分别为：第一个，当注浆量达到本次设计单孔注浆的数量时；第二个，当注浆压力逐步达到注浆终压时。要求在本次施工的过程中，作为施工人员需要对本次施工中所涉及的全部注浆内容进行记录，确保其数据的真实性和有效性，并且对本次注浆的实际状况进行反思和探讨，分析其中可能存在问题的原因有哪些，为后续的洞门注浆做准备。第六，作为施工管理人员，需要明确自身专业素质以及对于本次施工的了解程度，也直接影响到了在后续施工时的整体效果。要求所有的施工人员对于工程参数以及本次施工的实际状况极为了解，做到相应数据烂熟于心，才能够确保施工质量得以提升。在实际施工时也需要做好不同项目之间有效交接和技术分析，了解施工过程中所涉及的施工内容、技术以及设备，才能够保证施工效果得以改善。

（三）做好加固效果的检测

在本次盾构始发接收洞门水平注浆加固项目施工的过程中，要求施工人员在进行洞门凿除之前，应该在洞门处进行水平探孔，其目的是快速地查看本次项目中的地下水位及端头的加固情况，其目的是确保在进行洞门凿除的过程中其安全施工质量得以提升，施工效果得以改善。要求在本次施工的过程中，洞门处水平探孔的孔径为50mm，其中探孔沿洞门的四周不少于9个，要求探孔深度始发端为5m，接收端为3m。水平探孔位置要严格地、平均地分布在洞门墙面上，其中要求中间一个孔需偏离洞门中心20cm，避免将测量放出的洞门中心点破坏。在实际施工的过程中，如果施工人员发现探孔过程中若出现有流水、涌砂的情况，要求施工人员需要马上用木楔子进行封堵止水，如果施工人员发现了流水涌砂呈现十分严重时，应做到注双液浆进行止水。在盾构始发接收洞门水平注浆加固项目中在完成施工后对洞门进行水平探口检查，当检查结果为洞门并没有任何的流沙以及流泥，同时在该洞门处应该没有明显的线流才能够算作本次检查合格，满足施工的实际需求，并且可以开展后续的施工管理。如果在实际管理的过程中发现洞门水平探口检查质量较差，或者是出现涌水、涌沙现象，需要在第一时间内找到相应的施工负责人员对该位置进行补充注浆，然后再一次进行检查，直至本次检查合格为止。一定要确保在开展探孔检查时，其检查结果为没有极为明显的流沙或是流泥现象，只有做到这一点盾构始发接收洞门水平注浆加固项目的质量才能得到提升，达成本次施工的实际需求。

（四）地面隆起监测

在实际施工的过程中，发现盾构洞门水平注浆容易造成地面隆起。为此，在施工的过程中，要求施工人员在洞门周边无管线条件下进行注浆加固。如果在施工的过程中发现，盾构洞门的周边，其本身存在管线这一情况，则需要对该施工位置进行临时监测点的加设，其目的是对整个地面的施工状态以及隆起情况进行及时地分析。例如，在本次施工的过程中，可沿隧道方向10m范围内每隔2m布设3排临时监测点，提高检测质量。如果在监测的过程中，发现其地面存在隆起的情况，需要对水泥以及水玻璃的用量进行调低，同时不断地延长水泥浆本身的凝结时间，控制地面本身的隆起速度，做到地面最终隆起不超过2cm，保障本次施工过程中的管线安全，防止盾构始发接收洞门水平注浆加固项目质量下降。

结语

综上所述，在开展盾构施工时，洞门水平加固质量直接关系到盾构施工始发与接收的整体安全效果。为此，在实际开展施工过程中，需要严格的控制钻孔本身的间距以及其数量，确保在实际开展注浆时，其注浆的安全性能够得以提升，同时也需要根据实际施工的情况不断调整双浆液的配比，确保洞门后土体在进行加固时，其加固效果得以提升，能够有效要隔离地下水，为盾构机在后续完成安全始发带创造良好且有效的条件。

参考文献：

[1]杨锦涛，许剑波，朱海涛，陈状，徐磊洋，王强.狭小空间内微型泥水盾构分体始发和接收技术[J].建筑施工，2022，44（12）：2959-2963.

[2]刘祥，赵玉善，解文杰，郭志敏.水平冻结法在无锡地铁站盾构始发与接收洞门加固中的应用[J].城市轨道交通研究，2022，25（01）：75-79+85.

作者简介：曾轲（1987—  ），男，回族，湖南邵东人，本科，工程师，研究方向：城市地铁施工技术。