注浆技术在地铁土建工程中的应用

宋 鹏 浙江华东测绘与工程安全技术有限公司工程师

在我国城镇化快速推进的今天，城市用地日益紧张，地上开发矛盾频发，人们开始将注意力转移到对地下空间的开发，尤其是引入其他发达国家的技术后，我国走上了自主创新之路，快速推动了地铁建设工程的发展。但是我国地域辽阔，不同地区之间的地质水文条件相差极大。平原地区可能一年就能修完地铁，但一些地质条件特殊的地区，地铁施工往往动辄数年，这就对地铁施工的质量提出了更高的要求。

注浆技术是当前土建工程中较为常见的一种施工技术，由于其具有便捷、有效的优势而被广泛应用于加强房屋、地铁土建施工质量的工程中。但是由于过去技术发展的限制，该项技术存在不少问题，对于工程本身造成了一定的影响[1]。

而在其他技术快速更新和完善的基础上，注浆技术逐渐解决了原有问题，在结合高分子化合物材料和计算机自动操作技术的情况下，能够稳定、安全地运用注浆技术[2]。新型注浆技术的完善和使用有效保证了地铁土建施工的质量以及工程的稳定性，最大限度地避免了安全事故的发生，是当今地铁建设施工中最为常见的技术应用。

1 注浆技术应用于地铁土建的重要意义

注浆技术是利用押送设备将搅拌好的浆液注入施工工程中，让这些浆液在土建工程中充分地扩散，最终让地层变得更加坚固。这也是为了提高地层的荷载力和紧密程度，防止在施工过程中出现地陷、裂缝以及沉降等问题。当前地铁运营强调人性化服务，为了满足消费者多样性的功能需求，在地铁设计中多种类型的工程结构[3]。

同时，由于地铁施工埋藏深度较浅，在地铁施工中可能会面临不同地层中复杂的地质条件。近年来，地铁已成为大中型城市发展交通的首要选择，为城市的发展带来了极大的便利。此外，地铁施工过程中需要考虑路线设计问题，必须为城市大多数人服务，所以通过的区域往往都是城市的核心区域。这部分区域的环境比较复杂，可能会同时面临地上和地层多种复杂情况，所以在施工中需要利用注浆技术来保障地层的稳定性。

2 注浆技术的原理

注浆技术从原理上进行分析，就是在地基含水层中注入特定的浆液，完成结构填充，利用挤压的方式来确保地基结构的稳固。当浆液逐渐固化稳定后再让其将缝隙堵塞，从而避免外部泥沙进入，这样能够最大限度地确保地基的稳固并且防止渗漏[4]。注浆技术使用的材料主要以化学物质和含有颗粒材料的泥浆为主，多是水泥，这样的材料在注浆后能够快速固化，且荷载力强。该技术主要以水泥注浆法、高分析化学注浆法和碱液法为主，而且还有不同的注射方法，静压和高压喷射注浆都可以，在工程施工中常用于地基加固、防渗漏等。

3 我国常见的注浆技术方法

在实际操作过程中，常用的注浆技术方法主要包括以下几种，都是适用范围较广的方法。

3.1 渗透注浆法

在具体操作过程中需要从基层深处开始操作，最好通过逆行深的方式完成注浆[5]。渗透注浆的方式较为简单，采取压力助推的方式让浆液在整个地基中渗透，尽管可以让砂砾层裂缝快速吸浆，使浆液迅速地扩散到整个地基层中，但往往会因为压力的变化引发其他安全事故。

3.2 高压喷射注浆工艺

这种注浆方法以化学注浆法为基础，是常见的施工技术，原理类似于高压水射切割技术，在其技术原理上进行了创新。在具体操作中，需要先安装所需的机械设备，然后按照施工的实际要求进行作业，通过一定额度的压力让浆液和土层可以在强大的压力下联合在一起。

3.3 劈裂注浆法

在注入浆液的过程中，管道出口喷出的浆液在压力的持续挤压下会对周围土层造成剪切裂缝的效果。这时浆液就会沿着土层裂缝，在土层结构强度差的位置进入，向强度较高的位置不断延伸，从而加强土层中的基础工程强度。

4 地铁盾构隧道掘进中注浆技术的使用情况

4.1 工程概况

该项目为广州市某地区的隧道区间工程，这条线路从西向东沿轴线穿越浑河冲洪积扇。施工现场的水质情况较为复杂，表层第四系地层广泛发育，沉积效果较为明显，层土累计较厚。地层情况显示为从东向西呈现出颗粒慢慢变粗、黏性土层变薄的情况，结合地质水文情况，选择合适的浆液种类完成施工。

4.2 注浆技术

技术参数根据实地考察结果选择0.2～0.4 MPa，注浆量按照施工经验和工程前期施工数据进行比对，确定实际注浆量为黏性地层达到3.3～3.9 m3每环，砂、砾石地层确定为3.9～4.5 m3每环，如果是松散地层，要根据盾构进出洞情况，结合施工要求进行合理调整。同时，注浆速度应当和掘进速度相匹配，避免出现速度差太多的情况下，造成浆液逸出。注浆结束应当参照以下标准：当注浆压力达到设计压力和注浆量理论上90%时，以及注浆效果达到设计要求时，倘若在进行超声波检测后，发现拱顶部分还有余留空间，就需要继续补充浆液，在上述条件都满足后就可以停止注浆，避免浆液过多。针对如何调配注浆材料以及浆液配比，应当按照盾构区间的地质条件以及盾构机械形式等具体情况进行考量，通常来说是按照硬性浆液、水泥、水砂粉煤灰、膨润土、减水剂等顺序，按照210∶580∶1180∶315∶84的比例配比。

对于注浆流程，要做好施工准备工作，需要施工人员提前按照施工要求准备好注浆材料，确定机械设备都能够正常运转，管路无问题，压力显示系统正常。然后进行浆液拌制，设置专门的浆液搅拌站，控制其搅拌能力不小于15 m3/h的数量，及时进行人工配料以确保机械生产效率达标。在浆液拌制完成后，通过浆液运输车运输到盾构区间，然后把砂浆泵送到盾构储浆罐中进行搅拌，确保不影响后续工序的操作。运输车和储浆罐都需要定期清洗，以确保能够正常使用，盾尾注浆系统中有储浆罐、注浆泵以及控制面板，这样的注浆系统可以实现2台注浆泵同时对4个加注口注浆的操作，然后由人工在盾构机控制室中操控系统，设置盾尾注浆的最大或最小的压力，从而保证在一定时间内的注浆量，保证作业的稳定性。

此外，在注浆工作中还有一些需要相关人员额外关注的事项。例如，要严格把控制浆材料的质量，因为注浆材料本身关系到注浆结束后工程的质量情况，所以在注浆过程中应由经验丰富的工作人员定期查看储料罐中的砂浆是否存在异常情况，如果发现质量问题应当及时更换。同时，应当及时查看注管片的变形情况，当发现管片出现问题，例如破损、上浮等情况，应马上停止注浆，避免浆液反灌造成质量事故。

在注浆过程中应当由专人做好注浆记录，包括注浆时间、注浆量等参数，这样才能对不同时段的参数进行对比，如果发现参数异常，就可以采取合适的方法解决。要做好安全保障措施，施工前对注浆施工人员进行培训，同时由设计人员和技术人员进行技术交底工作，及时沟通交流，确保施工人员能全面掌握设计方案上的内容，避免出现意外情况。

4.3 注浆技术在地铁土建工程中的运用

注浆技术对于地铁土建工程最大的意义就在于有效地改良了地层性质。从实际检验情况来看，注浆技术在施工前，需要由相关技术人员对土建工程完成合理的规划，掌握地质水文情况，选择合理的注浆技术及适当的注浆材料，从而达到地基结构坚固、夯实的效果。然后由专业的技术人员对地基土质结构展开勘察，了解土质结构性质，为后续的施工提供重要的参考参数。再利用臭氧化验和测试的方法确定地基土质结构是否稀松，如果土质稀松就需要选择注浆技术来改变其土层结构。

5 结语

综上所述，新型注浆技术的完善和使用有效保证了地铁土建施工的质量以及工程的稳定性，最大限度地避免了安全事故的发生，是当今地铁建设施工中最为常见的技术应用。新型注浆法可以有效地改变土层结构性质，加强土层紧固性和荷载程度，同时使用起来也较为简单，操作比较灵活所需的成本也不高。

本文主要针对注浆法中的一种展开讨论，其他的注浆方法大同小异，可能需要其他一些带有特点的机械设备或技术手段才能完成，需要施工企业特别注意，在充分了解了地质水文情况以后在选择合适的技术手段完成施工。