关于地铁盾构施工中注浆技术的研究

关于地铁盾构施工中注浆技术的研究张嵩天津市地下铁道集团有限公司，天津 300000摘要：随着人民生活水平的不断提高，交通的发展成为城市规划建设的重中之重。

地下铁路是现代城市交通体系重要的组成部分，在城市建设、经济发展和提高人民生活水平方面发挥了重要作用。

由于地铁主要设施位于地面以下，使得地下施工成为地铁建设工程的主体。

地铁这一轨道交通工具将显著地缓解城市交通压力，疏解主城中心区交通拥堵、改善居民的出行。

而盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点。

在近年来地铁工程施工中得到广泛应用。

关键词：地铁；盾构施工；注浆技术中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)30-0244-02引言由于城市化进程对交通的需求和地面空间的限制，使得近年来国内城市地下交通的进展与建设不断加速。

盾构法因为其施工效率度高、施工安全可靠性高、一般的盾构施工所采用的保护方法主要有地面隔离桩保护、地面跟注浆浆或地面深孔注浆加固建筑物基础等方法。

1 地铁工程盾构施工技术的施工原理盾构法主要是法国工程师所发明的一种隧道施工方法，这种施工方法至今已经使用了超过100多年的，发展速度极为迅速，遍布全球各个国家的地铁隧道工程建设中。

地铁隧道采用盾构法进行施工，其主要目的就是为了能够在盾构的保护之下安全顺利进行地层开挖以及成衬砌支护工程等。

后构法的构造较为复杂，其主体结构较多，盾构法在实际进行施工的过程中，主要是通过安装和拆卸、地层开挖和推进、衬砌支护拼装以及防水等几个方而的施工工序。

在使用盾构法进行实际施工的过程中，必须要依据地铁的规划来进行设计，也就是首先在隧道内部的一端利用明挖法来建造起基坑，之后在该基坑的内部安装上盾构机，嵌入到土层之中去，在盾构架的掩护之下进行地层的开挖工作以及衬砌装配等，当衬砌环上的千斤顶利用自身的推力来帮助盾构架克服掘进过程中的土层阻力，通过这一方式，才能够使盾构架能够保持持续的前进速度。

2 注浆作业对地表沉降的影响注浆作业是地铁盾构施工的重要组成部分。

而注浆作业的好坏对于因盾构施工造成的地表沉降有着至关重要的影响，因而在地铁盾构施工中，注浆作业往往作为控制地表沉降程度卞要措施。

注浆作业中，对地表沉降影响突出的因素主要包括注浆压力的大小、注浆量的多少、有效注浆范围、加固体强度提高加值以及后挖隧道的扰动等。

注浆的目的有三个方面：一是控制地表沉降，降低土层损失；二是提高结构稳定性，限制了衬彻管片的位移；三是为隧道起到防水的作用。

在后尾内侧设有四条注浆管，沿着四条注浆管向管片外侧的上、下共四个注浆孔同时注入浆液。

各注浆孔的静比水土压力之和应略小于其注入浆体时的压力值，并使后构机土舱中小能渗入浆液。

采用理论的静比水土压力之和来确定起初的注浆压力，但是在实际情况过程中需要不断的被调整。

3 注浆问题及产生原因3.1 地表沉降过大在掘进环节，注浆量是仅有的控制指标，它将对每一环的注浆量范围进行限定，造成注浆量偏少，不能有效填充盾尾间隙。

该问题大多发生在以下情况里：某些转弯半径较小的特殊地段上，对土层的损害会加大；受到地质条件及其他特殊因素的影响，某一个掘进环的出土量剧增，但注浆量并没有相应增大；地层的特性发生变化，但注浆量没有得到相应的调整，如从粘土变为风化岩层、从粘土变为砂土等；在掘进粘性较高的粘土层时，盾构机的盾壳外壁将附上较厚的固结土体层，无形之中把盾尾的间隙增大了。

从已经完成的盾构隧道施工来看，盾壳外壁的固结土体层最厚可达l0cm。

同步注浆使用的浆液的强度不够或和易性差，容易发生注浆离析而渗透到地层里，从而损失一定量的浆液。

在拌和浆液时，投料的顺序也会极大地影响浆液的强度。

一些浆液在凝结之后收缩量较大，或双液浆初凝过早也不能对盾尾间隙进行有效的填充。

如果浆液的流动性太好，那么隧道管片中最重要的顶部将出现没有浆液填充的现象，或混合双液浆时不够充分，逐渐在土中流失。

施工时没能结合监测结果，而是以监测的成果为依据对施工进行指导。

从盾构机掘进过程中地表发生沉降的规律来看，当盾构机前方的地表沉降量不超过5mm时，盾尾穿越该区域发生的沉降不会超过既定的30mm范围。

所以，当监测得出的结果是前方沉降量超过了5mm时，如果不及时采取注浆措施，那么沉降很可能会超出既定的范围。

3.2 注浆液从盾尾流入当同步注浆压力过大时，浆液会沿着盾壳逐渐流到土仓里，并在螺旋输出机流出；当注浆压力比盾尾的密封承压力还要大时，盾尾密封将会被击穿。

如果不及时在盾尾密封部位注入油脂，浆液将在盾尾凝固，从而使盾尾失去密封功能，对施工安全造成严重影响。

管片构造不科学也会使注浆液发生渗漏。

如在设计某盾构机的管片时，过多考虑了在拼装管片环节可能会出现跟混凝土碰撞而破损的现象，于是把外弧面的接缝处设计成一个斜角。

及时通过手动注入法在该渗漏部位补充油脂。

盾构机管片的这一设计形式导致掘进过程中盾尾油脂增加1/2以上的消耗量。

3.3 管片上浮管片脱离盾尾并发生上浮，主要成因如下。

地质情况。

从广州地铁的盾构施工情况来看，中、微风化岩层具备的管片上浮量较大；而从南京地铁的盾构施工情况来看，砂层的上浮量要小于淤泥质粉质粘土层。

浆液选型不合理，造成浆液的早期强度不够大，无法及时跟围岩土体形成共同作用。

对浆液的初凝时间控制不合理，不能及时将盾尾间隙填充好。

选择注浆位置时不合理，采用管片注浆孔进行注浆时以中下部为注浆孔位。

4 控制措施4.1 科学选择注浆液类型隋性浆液的制备成本较低，初凝时间较长，被广泛运用于上海等软弱地层的隧道施工中。

但是惰性浆液的抗渗性能较差、强度较低，对隧道衬砌的防渗效果及早期稳定不利。

硬性浆液初凝时间较长，制备成本较高，应积极结合地质勘探及补充地质勘探成果完成浆液的配合比试验，双液浆、单液浆的配比最好都准备2组以上；浆液的早期强度、初凝时间及28d强度都要满足跟围岩共同作用的要求；在掘进液化地层前还应完成浆液抗液化试验。

根据隧道区段的变化情况进行相应调整。

在联络通道前后及靠近门洞的注浆应提高浆液的抗渗性能和强度；联络通（下转第 246 页）图1 连续采煤机与锚杆钻车交叉作业示意图注：1 连续采煤机 2 梭车 3 锚杆钻车 4 联络巷锚杆支护在切割后立即进行，甚至可以与切割落煤平行作业。

如图2所示。

由于掘锚组整体宽度较大，占据了巷道的整个宽度，锚索施工只能在机组后方进行，锚索施工距离迎头至少15m 左右，对于松软易破碎的顶板不适用。

目前在国内只有在神东、神宁少数矿区使用，在地质条件复杂的矿区，须进行改进和完善。

悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配合施工这种施工工艺是我国煤矿综掘巷道掘进和支护最主要的施工方式，成巷主要包括两个工序：掘进与支护。

调查发现在整个成巷过程中掘进时间占 30～40%，锚杆支护时间占60～70%。

由于掘进与支护分开作业，影响了掘进速度的进一步提高。

图 2 掘锚机结构示意图注：1 割滚筒 2 顶锚杆钻机3 帮锚杆钻机 4 临时支护 5 运输机3 结束语现阶段，我国煤矿综采面单产水平已经有了很大提高，然而掘进进度仍然缓慢。

在现有机械化水平的基础上，要想提高掘进进度，必须提高支护水平，而永久支护水平在国内基本差不多，这就要求选择合理的临时方式来减少巷道变形和破坏，为永久支护创造条件，同时为煤矿安全生产保驾护航。

参考文献[1]苏东怀.探煤矿掘进支护中存在问题及应对措施[J].科技风，2014(1)：70.[2]郭晓伟.提高煤矿巷道爆破掘进效率的理论探讨与实践[J].河南科技，2014(21)：42-43.[3]邹敢.浅谈锚杆钻机的发展现状[J].凿岩机械气动工具，2006(3)：52-55.作者简介：赵宁(1981-)，男，山东能源新矿集团华丰煤矿，助理工程师，本科。

（上接第 244 页）道及洞门结构施工前需使用双液浆进行二次注浆。

4.2 科学选择注浆压力、注浆量、注浆位置在正常施工中，注浆量的控制要通过注浆压力进行。

为防止击穿盾尾，注浆压力要适当，般不超过0.4MPa。

4.3 加强管片沉浮的监测加强监测管片沉浮，摸清盾构机的沉浮规律，适当调节注浆参数。

为控制管片上浮，在通过盾尾注浆管进行同步注浆时，应适当提高上部注浆管的注浆量及注浆压力；在通过管片注浆孔进行注浆时应选择顶部的2片管片。

4.4 结合地面监测实时调整盾尾注浆施工需要地面沉降监测成果给予指导，当出土量超出理论值太多将会发生坍塌，应及时增加盾尾注浆量。

4.5 防止注浆管堵塞浆液拌制指令应和盾构掘进指令相符，不能过早拌制浆液，以有效避免堵管现象的发生。

盾构机停机前要用膨润土充满注浆管，防止浆液回流将注浆管堵塞。

同时，要配备专用疏通工具，并制定出疏通措施，确保当注浆管堵塞时能及时疏通。

5 结语综上所述，地铁的大量兴建，能够较好的解决我国当前城市交通压力，使得城市交通能够更加便捷。

而盾构法作为地铁隧道施工过程中一项极其重要的使用措施，必须要对其不断进行进行深入的研究，提升后构施工的相关技术，加快施工的效率以及质量，为地铁隧道工程的建设带便捷。

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