大直径盾构近接既有结构隔离循环保压注浆加固技术

大直径盾构近接既有结构隔离循环保压注浆加固技术

马长新,  ,赵光军,  ,李栋

中建八局轨道交通建设有限公司，江苏 南京 210046

摘要：在城市高速发展的当下，城市过多的地上空间被占用，现有的地上空间已经不能满足人们的正常生活需求，故而越来越多高铁线路的修建选择地下隧道的方案。由于城市道路复杂、地铁线路网分布广、地面建筑物密集，在隧道的建设过程中不可避免的需要穿越既有运营地铁线路进行施工。新建线路在施工时会上跨下穿既有线路隧道及地下建筑物，穿越既有线路时的防护显得尤为重要。要防止地层损失及地铁结构变形，保证既有线的运营能力，不受新建线路施工时的影响。

关键词：盾构；加固技术；注浆技术；近接施工

引言

目前，在盾构隧道穿越既有运营地铁线路及沉降控制方面国内外已采取了众多施工防范措施，如克泥效技术、加强沉降监测与反馈、采用加固方法处理、锚杆－框格梁加固等。ＦＬＡＣ３Ｄ建立数值计算模型对盾构下穿既有构筑物进行计算并给出了施工加固措施。通过能量方法建立变分控制方程，提出了求解隧道穿越地下管线竖向位移的能量变分解法。对隧道下穿铁路的施工期及其后续阶段的线路沉降进行了观测，发现了总沉降量几乎由后续沉降阶段决定。应用随机介质理论对隧道施工所引起的纵向地层移动与变形进行了分析推导了相应的计算公式。采用合理、经济的穿越特级既有运营地铁线路施工措施，分析其在具体工程中的可靠性与适用性，具有重要的技术和经济意义。为了解决这一问题，依托京张高铁清华园隧道项目，探索形成了穿越特级既有运营地铁线路循环保压注浆施工技术。

1超前注浆加固技术要点

（1）利用铁建重工盾构机预留的超前注浆孔，对刀盘前面5～10m进行加固。预留孔的角度为13.5°，预留孔前端距离刀盘2.55m，根据公式确定在刀盘上方0.61m处开始加固，防止刀盘抱死。（2）注浆采用WSS注浆工法。利用二重管钻孔机钻孔至固定深度，然后采用后退法进行注浆，直至退至刀盘上方位置结束。（3）钻孔过程中采用前进式注浆止水措施，注浆浆液采用磷酸，浆液配比为水∶磷酸=10∶1（体积比）。（4）注浆过程采用后退式注浆方式，注浆浆液配比为水∶水泥∶水玻璃=1∶1∶1。水玻璃（40°Bé，1∶1稀释），水泥浆与水玻璃的体积比为1∶1，浆液凝结时间在20～30s。注浆压力控制在2.5～3.5MPa，根据实际情况确定加固区域。

2循环保压注浆技术特点

2.1注浆原理及特点

循环保压注浆技术是在维持注浆压力的基础上，使泥浆在环流系统内实现循环流动。进而实现压力循环，浆液被消耗并渗透到需要加固的土体之间。采取循环保压注浆可以保证长时间进行有效注浆，实现对盾构穿越既有运营地铁线路处地层及土体进行加固补强。本技术一大特点在于注浆时的压力大小可以根据工况情况进行相应的调整。采用循环保压注浆可以防止普通压力注浆浆液消耗量小、可注性变差等现象，随着浆液的循环，适当加入新浆，就能使浆液的可注性不发生降低，同时浆液具有良好的流动性；在注浆过程中，可按工程实际情况调节浆液稠度，浆液一般由稀逐渐加稠。本技术适应于浆液吸收量小的情况，当浆液吸收量极少，由于浆液始终在系统内循环，伴随时间的持续流动，浆液仍旧会被不断地消耗掉，并且逐渐渗入土体。本技术同时适应于浆液吸收量陡然减少、压力瞬间增大的情况，出现此情况时，可以将浓度较低的浆液输入循环系统以达到置换目的，使得注浆操作稳步推进。

2.2材料选用及加工

袖阀管材料选用ϕ５０ｍｍ无缝钢管，人工在钢管上钻孔，间距０．３ｍ，并用胶带将孔封好，接头采用套丝连接，增加连接强度，采用钢花管不仅可以降低横向钻孔的挠度，还可以在注浆完成后对地层起到管棚加固作用。

2.3袖阀管注浆加固、循环保压注浆

（１）盾构穿越前注浆施工。在既有运营地铁线路结构下方进行注浆加固防护，粉质黏土层采用０．７５∶１水泥浆，在卵石土层采用１∶１水泥－水玻璃浆双液浆，采用钢花管进行注浆，以填充、渗透和挤密等方式，替代和填充砂层、卵石和黏土间的水份和气体，使土体抗变形能力增加，提高了变形模量，从而加固土体。袖阀管注浆分段长度为３３ｃｍ，使用１００ｃｍ规格的双向皮碗式止浆塞。上层第二排注浆管停止注浆，采用低压低速进行填充袖阀管外壁与地层间空隙，孔口注浆压力不大于０．０５ＭＰａ，注浆材料采用０．７５∶１水泥浆。第二排注浆完成后将袖阀管进行洗孔，达到可以再次注浆的条件，以便盾构通过时进行保压循环注浆。（２）盾构穿越过程循环保压注浆。当盾构机掌子面距离既有运营地铁线路２０ｍ时，开始实施保压循环注浆，浆液采用超细水泥。当盾构机尾部通过既有地铁线路２０ｍ远，并且既有地铁线路区间竖向变形小于０．１ｍｍ／ｄ后，可停止保压循环注浆。在第二排每个袖阀管内预埋注浆管和排浆管，管口设止浆塞。注浆管设压力传感器、流量计控制注浆压力和注浆量，连接注浆泵；排浆管设压力溢流阀连接储浆罐。当盾构机掌子面距离既有运营地铁线路２０ｍ时，需要开启注浆泵逐步提升压力，排浆管溢流阀设定压力不大于０．２ＭＰａ，待排浆管有浆液流出建立起压力循环为止。

3注浆加固施工质量保证措施

3.1施工准备的技术控制

（1）严格完善施工检查制度，所有的进场材料均应按照进场流程完成施工材料的验收，所有进场材料都应具备质量合格证明与提货单，相关材料的验收人员也应将所有纸质文件完善保存留备待查。（2）开工前做好管理人员与施工作业人员的技术交底和技术培训。（3）注浆设备、仪表经检验、校定合格后方可投入使用。（4）注浆泵压力表摆动范围要求不大于灌浆压力的20%。

3.2工程前期管理方面

由于工程建设周期很长，工程跨度比较大，而且伴随工程建设还有很多子项目，因此施工建设中会面临很多突发情况，影响质量管理人员的工作。因此，需要做好相应准备工作，充分应对工程建设中的各种情况，确保质量检测工作有序进行。工程施工开始之前，就要成立现场质量管理部门，负责对质量的检测和管理工作，加强工程施工中各个环节的质量控制，确保质量管理的精确性和覆盖性。针对工程施工环境状况、工程设计等情况，需要制定相关规章制度、质量控制体系作为质量检测和控制的依据。质量管理人员要在施工开始之前参与图纸审核工作，探讨最佳的工程施工方案。

结束语

循环保压注浆加固技术通过在保持一定注浆压力的基础上，让泥浆在注浆管、排浆管、注浆孔与浆液存储桶之间实现循环流动，因此实现了压力循环，浆液被消耗并渗入待加固的土体之间。采取循环保压注浆可以保证长时间进行有效注浆，实现对盾构穿越既有运营地铁线路处地层及土体进行加固补强，在实际工程应用中具有良好的安全效益和经济效益。

参考文献

[1]温法庆,张立泉,柴庆水等.土压平衡盾构下穿浅埋石砌古石拱桥施工技术[C]//.智慧城市与轨道交通2016.,2016:312-319.

[2]宗义江,韩立军,韩贵雷.破裂岩体承压注浆加固力学特性试验研究[J].采矿与安全工程学报,2013,30(04):483-488.

[3]孟海峰,翟志国.大直径泥水盾构停机点地层加固措施及开挖舱密封技术探讨[J].隧道建设,2011,31(S2):26-34.

[4]孟海峰,苏清贵,翟志国.大直径泥水盾构带压进仓地层加固及保压技术[J].中国工程科学,2010,12(12):70-74.

[5].爆破卸压注浆加固综合治理巷道底鼓的技术研究[C]//.矿山建设学术会议论文选集.,2002:200-204.