地铁盾构隧道同步注浆加固施工质量控制探讨

刘志琦

摘 要：同步注浆加固作为地铁盾构隧道的重要施工环节，其施工质量不容小觑。鉴于此，本文结合笔者以往地铁盾构隧道施工管理实践经验，就地铁盾构隧道同步注浆加固施工质量的众多影响因素与相应控制措施予以简要探讨，以期可对众地铁建设施工同仁有所裨益。

关键词：地铁盾构隧道;同步注浆加固;施工质量控制

1 同步注浆加固施工质量影响因素

1.1 浆液质量

如若浆液质量不能满足相应要求，往往会导致注浆效果差，从而引发地面沉降、隧道变形。究其成因主要为：水泥、砂、粉煤灰、膨润土等原材料质量不达标;或是浆液拌制计量系统存在误差造成浆液配比不精准，致使浆液质量不达标;或是浆液的配比设计不合理，导致浆液与注浆工艺、周围土层适应性差。上述问题的存在，往往会导致浆液的流动性、填充性、收缩率、加固强度与设计存在差异，进而导致注浆加固质量不满足要求，无法发挥稳定管片的作用，致使盾构管片掘进时出现上浮或下沉。

1.2 注浆量

盾构掘进施工中，管片与盾尾脱离后，会在管片壁后形成环形的空隙，如若该空隙注浆不及时、注浆量不达标，则极易导致管片出现不均匀受力、局部变形等现象。其中，若同步注浆量过小，就会导致环形空隙填充不充分，无法形成有效的支撑结构，在遇到较大扰动时就会导致地表出现不均匀沉降，进而造成路面沉陷、管线破损、构筑物沉降等安全问题;若同步注浆量过大，且注浆压力大于环形空隙处的静止水土压力时，就会导致地表出现隆起、开裂等安全问题。

1.3 注浆压力

注浆压力应大于注浆点的静止水土压力，但注浆压力又不能过高，否则就会对掘进土体的稳定性造成影响，严重时可能引发土体变形，导致土体发生隆起，甚至在浅埋地段还会出现冒浆等质量问题。同时，注浆压力过高还会导致管片应力过于集中，导致盾构管片发生错台、变形，进而影响管片的顶进姿态，导致顶进出现偏差。此外，若注浆压力过低，就会导致浆液无法及时填充、压注路径短，使地层间隙的深部无法得到有效填充，造成管片与浆液包裹体或与土层间存在空隙，在地层应力的释放时，就会导致地表出现沉降变形等问题。

1.4 工艺控制

同步注浆施工工艺控制是否严格，直接关系着同步注浆的施工质量。其中，同步注浆过程中的注浆压力、注浆量、注浆时间、注浆速度等各项作业参数控制是否合理，均直接关系着同步注浆的密实性与均匀性，一旦注浆控制不当均有可能会加大管片及隧道沉降变形的几率。

2 同步注浆加固施工质量控制措施

2.1 浆液质量控制

（1）在进行浆液拌制材料的选择时，应结合盾构隧道地质条件、施工环境等予以合理选择，进而有效保证浆液的流动性、填充性、收缩率以及固结强度等各项性能参数能够满足盾构隧道注浆加固的施工要求。（2）做好对制浆原材料质量的严格把关，确保水泥、膨润土、粉煤灰等原材无结块、砂料细度模数等满足标准要求且含泥量不得超标，同时，优先选择质量稳定、信誉良好的原材料供应商，并在材料进入现场前，按要求对各类原材料的性能、质量、规格等进行严格检查，对于质量检查不合格的应及时予以退场处理，确保各类原材料的质量满足盾构隧道注浆加固的施工要求。（3）适宜、合理的配合比直接关系着浆液的工作性能，影响着浆液的流动性、填充性、收缩率及固结强度，对此，在进行浆液配比的确定时，应结合盾构隧道的地质条件、施工工艺、作业环境等，根据方案要求的配合比进行浆液拌制，拌制完成后应对浆液稠度、比重、固结时间等进行测定，然后结合施工实际对浆液配比予以优化调整，进而有效保证浆液的各项工作性能能够满足盾构隧道的同步注浆施工要求。（4）加强对施工用浆液的检查、管控，对于检查发现浆液出现固结、离析、脱水等异常情况时，应立即停机进行妥当处理，且为有效确保同步注浆的质量与效果，应确保浆液的各项性能满足如下要求：一是，具有良好的填充性，且不会流窜至盾尾空隙的其它位置;二是，具有良好的流动性，且无离析、凝固等问题;三是，具有良好的收缩率，且渗透系数不能太高;四是，浆液分离少，以利于进行长距离运送。

2.2 注浆量控制

同步注浆主要是对盾构掘进过程中，管片与周围土体的环形空隙进行填充，因此，理论的注浆量应为环形空隙的体积，具体公式为：，其中，V为理论注浆量，L为环形宽，D1为开挖直径，D2为管片外径。

然而，由于盾构掘进施工中，地质条件往往较为复杂，使得掘进施工中的实际出土量与理论出土量会存在较大的偏差，且依照以往盾构隧道施工经验，每环掘进的实际出土量约为95%～110%的理论出土量，同时，由于受到地层渗漏、掘进曲线、浆液类别等因素的影响，使得同步注浆的实际注浆量也会与理论注浆量存在偏差。因此，在进行同步注浆时，为确保注浆的密实性及围岩间隙的充分填充，应控制实际注浆量Q=λV，λ为注浆系数，根据不同地质条件选取合理的λ值，其中，粘土、粉砂土等渗透较小的地层，注浆系数λ为1.1～1.3，砂、砾石等渗透较大的地层，注浆系数λ为1.3～1.5。

当然，在进行实际注浆量的调整时，还应结合地层渗漏、掘进曲线、浆液类别等多个因素予以综合确定，且实际注浆量应比理论略超，具体超注量可结合实际地质条件予以综合确定。整个注浆过程中，务须要严格控制实际注浆量大小，防止注浆量过低或过高而影响盾构隧道的注浆加固效果。

2.3 注浆压力控制

隧道同步注浆时的压力值应大于该点静止的水土压力之和，以确保整个过程中做到均匀填补。如若注浆压力超过标准要求，则易造成管片周围的土体受到较大扰动，而导致后期地表及隧道出现沉降，并形成跑浆、漏浆。如若注浆压力小于标准要求，则极易因注浆速度过慢，与盾构掘进无法保持同步，从而造成填充不密实、不充分，也会导致后期地表及隧道出现沉降变形。对于注浆压力的确定，可参照如下公式要求：前期注浆压力为地层阻力+0.1～0.2 MPa，后期注浆压力为前期注浆压力+0.05～0.1 MPa，且注浆压力应不得超过盾构管片螺栓的抗剪能力，在实际注浆压力的确定时，应结合隧道实际地质条件，并经过多次注浆试验论证后确定。

2.4 注浆工艺控制

加强对盾构隧道同步注浆工艺的控制，是有效确保注浆加固施工质量的关键。对此，须从以下几点入手，切实抓好对盾构隧道同步注浆工艺的控制：（1）注浆材料准备。应事先准备好注浆用的各类原材，检查搅拌机工作状态是否正常、注浆管路是否畅通，并确保注浆压力显示系统准确无误。（2）浆液搅拌控制。应严格依照浆液的配比单及投料顺序进行拌制，对于以溶液形式加入膨润土时，应将溶液中的水从配合比用水中予以扣除。（3）浆液运输控制。在运输过程中，应适当加入缓凝剂，拌制好的浆液自搅拌站运输至盾构井下的储浆罐后应及时搅拌，以防止浆液发生沉淀、离析而影响注浆质量。（4）浆液泵送控制。于浆液泵送前，应对注浆压力、注浆量、注浆时间、注浆速度等关键参数予以准确设置，并于注浆过程中随时观察管片变形情况，一旦检查发现出现错台、破损等问题，应立即停止注浆，调整相应注浆参数，据实予以妥当处治，进而有效保证同步注浆的质量与效果。

3 结语

综上，为确保盾构隧道的同步注浆加固施工质量优质、达标，务须对其各关键施工环节予以严抓紧控，落实规范施工，把好质量关，以为地铁盾构隧道的顺利、优质完成奠定基础。

參考文献：

[1]贾建平.地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术[J].工程技术研究，2019（18）：39-40.

[2]刘志伟.隧道盾构同步注浆施工工艺及质量控制分析[J].交通世界，2020（35）：137-138.

[3]张雨帆.盾构隧道施工期同步注浆引起隧道上浮及管片错台研究[D].西南交通大学，2018.