浅谈盾构施工同步注浆和二次注浆

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摘要：本文介绍了盾构施工过程中同步注浆和二次注浆的施工工艺和质量控制措施，为减少和防止地表沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑空隙。

关键词：盾构 注浆 沉降

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0062-02

1 概述

1.1注浆目的

管片衬砌背后注浆是盾构施工中的一项十分重要的工序，其目的主要有以下三个方面：

（1）及时填充盾尾建筑空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉降；

（2）凝结的浆液作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力；

（3）为管片提供早期的稳定并使管片与周围岩体一体化，有利于盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。

1.2注浆方式和特点

地层自稳能力差，盾构掘进后受扰动的围岩不能自稳，易产生坍塌变形，从而引起地表沉降，采用同步注浆及时回填，必要时再以二次补强注浆进一步填充，确保对盾尾建筑空隙填充密实。

（1）同步注浆

根据隧道洞身穿越地层的特点，为能尽早充填盾尾建筑空隙及时支撑管片周围岩体，防止地层产生过大变形而危及周围环境安全，采用盾构边掘进边注浆方式，通过盾构机自设的同步注浆系统注浆，注浆在盾构尾建筑空隙形成的同时进行。

（2）二次注浆

同步注浆使盾尾建筑空隙得到及时填充，地层变形及地表沉降得到控制，在浆液凝固后，强度得到提高，但可能有局部不够均匀或因浆液固结收缩产生空隙，因此为提高背衬注浆层的防水性及密实度，必要时再补充以二次注浆，进一步填充空隙并形成密实的防水层，同时也达到加强隧道衬砌的目的。

二次注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差而致使地表沉降得不到有效控制或管片衬砌出现较严重渗漏的情况下才实施。施工时采用地表沉降监测信息反馈，结合洞内超声波探测管片衬砌背后有无空洞的方法，综合判断是否需要进行二次注浆。

2施工工艺

2.1注浆材料

盾构施工背衬注浆宜选用具有料源广、可注性强、经久耐用、固结实体强度能达到设计要求、对地下水和周围环境无毒性污染、价格低廉等特点的材料。注浆浆液要流动性好，便于盾构移动过程中持续不停的注浆，而一环注浆结束后，浆液凝固有较好的强度，具有膨胀性，避免后期收缩变形，二次注浆材料要可注性强，能补充同步注浆的缺陷，对同步注浆起充填和补充作用。同步注浆、二次注浆一般采用的注浆材料为：膨润土、粉煤灰、黄沙、水、水泥等。

当地下水特别丰富时，需要对地下水封堵。同时为了及早建立起浆液的高粘度，以便在浆液向穿隙中充填的同时将地下水疏干（将地下水压入地层深处），获得最佳充填效果，这时需要将浆液的凝胶时间调整到1～4min，必要时二次注浆可采用水泥-水玻璃双液浆。

2.2主要参数

（1）注浆压力

同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压力及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。注浆压力过大，管片周围土层将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大，注浆压力设定值比外界水压与土压力之和高出0.05～0.1MPa（考虑到隧道覆土情况变化较大，故注浆压力设定须根据实际施工情况作相应调整。）。

（2）注浆量

同步注浆量理论上是充填盾尾建筑空隙，但同时要考虑盾构推进过程中的纠编、浆液渗透（与地质情况有关）及注浆材料固结收缩等因素。注浆量可用下式进行计算：

Q=Vλ

式中：

Q——注浆量（m3）

λ——注浆率（取1.4～2.0，曲线地段及粉细砂地层段取较大值，其它地段根据实际情况选定）

V———盾尾建筑空隙（m3）

V=π（D2-d2）L/4

式中：

D——盾构切削土体直径

d——管片外径

L——管片宽度

注浆量一般为理论注浆量的1.4～2.0倍，并应通过地面变形观测来调节。二次补强浆量根据地质情况及注浆记录情况，分析注浆效果，结合监测情况，由注浆压力控制。

注浆结束标准以注浆压力与注浆量进行双重控制，正常情况下要求每环注浆量不得小于计算值。以下情况应例外：

a、在风化岩层，注浆压力很小而注浆量较大时。增加注浆量直至注浆压力达到注浆压力的下限；

b、盾构机位于曲线段，考虑超挖，适当增加注浆量；

c、自稳能力差的粘土地层，注浆量很小而注浆压力较大时，可能是由于盾壳周围岩土发生坍塌，影响了浆液的流动。在注浆压力达到注浆压力上限时停止注浆，随后应进行二次补强注浆。

（3）注浆速度及时间

根据盾构机推进速度，以每循环达到总注浆量而均匀注入，盾构机推进开始注浆开始，推进完毕注浆结束。

（4）注浆顺序

同步注浆在盾构机推进的同时压注，在每个注浆孔出口设置压力传感器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后的对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生偏压导致管片错位造成错台及坡损，同步注浆时对称均匀的注入十分重要。二次注浆应先压注可能存在较大空隙的一侧。

3质量保证措施

（1）施工前应进行详细的浆液配比试验，选定合适的注浆材料、添加剂及浆液配比，保证所选浆液配比、强度、耐久性等物理力学指标满足工程的设计要求。

（2）严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）—Q（注浆量）—t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆。

（3）注浆作业由专人进行，上岗前应通过培训，施工过程应由富有经验的土木工程师负责注浆技术指导工作。

（4）根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决。

（5）做好注浆设备的维修保养、注浆材料供应，以保证注浆作业顺利连续不中断的进行。

（6）做好注浆孔的密封，保证其不漏水。

4结束语

（1）盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透，是导致地表沉降的重要原因。

（2）由于盾构的外径大于管片的直径，随着盾构的推进，在管片与土体之间将产生建筑空隙。为了能及时填充这些空隙，尽可能的减少盾构施工时对地面的影响。所以采用较为有效的同步注浆法，即盾构一边向前推进，一边对盾构后产生的建筑空隙进行及时注浆填充。

参考文献：

[1]程骁，张凤祥.土建注浆施工与效果检测.上海：同济大学出版社，1998.1.

[2]尹旅超、朱振宏、李玉珍等.日本隧道盾构新技术.武汉：华中理工大学出版社，1999.7

[3]杜嘉鸿等.地下建筑注浆工程简明手册.北京：科学出版社，1992.11.

[4]程中行，谢益民.盾构同步注浆系统几个问题的讨论.铁道工程学报增刊，1998，417～419.