盾构隧道底部注浆加固技术

盾 构 隧 道 底 部 注 浆 加 固 技 术
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朱相 乾 ，钟 志 全
管 片宽 １ ５ 。工程 采 用德 国海瑞 克 公司 生产 的 ．ｍ
￣６ ５ ２ ０型泥水 平 衡盾 构机 进行 隧道 掘进 施 工 。
广 州地 区地 质条 件 复杂 多变 ，根 据地 质详 勘 报告 ：南浦 站南 侧 （ 南浦 站 一会 南区 间 ）隧道 右
线 长度 ２ ．８ ｍ、左 线 １ ２ １ ｍ ，隧道底 板 绝大 ６５５ ２ ．６ 部分 处 于 淤泥 中 ，厚度 约 为 １ ９ ．ｍ ，其 中部 ． ～３ ９ 分 淤泥 天 然含 水量 ７ ．０ ， 隙 比为 ２ ０ ５ ３５％ 孔 ．０ ；其 余 淤泥 质 土天 然含 水量 ６ ．０ ，孔 隙 比为 １ ７ ３４％ ．。
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ｏ原设刮 吊 装 孔
２ ）浆 液配 比 水 泥 浆的 水灰 比（ ． ～１ ０ ： ０ ６ ．） １ ，水泥 浆 ： 水玻璃 ＝１： ． ～１ ０ 。 （ ５ ．） ０ ３）浆 液耗 量
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很 高；⑤ 从地 面 预先 加 固人 为地 改变 了隧道 断面 地 层 ，可能 会给 掘进 造成 困难 。 本 文通 过工程 实例 介绍 一 种在 隧道 内采 用特
粗 砂层 中 ，厚 度 约为 ０ ５ ．ｍ。两处 隧道 底距 ． ～２ Ｏ
地 面 约 １ ｍ。 ８ 由于 南浦 站南北 两 侧盾 构始 发段 部分 隧道底 处 于 淤泥 或细 砂层 中 ，存 在地震 蠕 变或 液化 的可 能 。为 保证 隧道 在使 用 过程 中的安全 ，拟对 隧道 底 部 的淤 泥层 与 易液化 砂层 进 行加 固处 理 。但 由
４）注 浆 结束 标 准
原 则上 加 固 区域 内按 定
量进 行注 浆 ；若 未 能达预 计 注浆量 ，则 在较 高压
力（ 外界 水压 ＋ｌ ａ条 件 下能 够 稳压 ５ ｎ即可 ＭＰ ） ｍｉ 终止 注 浆 ；若浆 液 沿注 浆 管 壁上 冒击裂 封 堵层 ，
浆为 主 ；当 隧底 是液化 砂层 时 ，采用 水泥 浆 ＋水
３ 袖 阀钢管每 节 长 ２ 顶 部安 装带观 察管 ） ｍ， 的钢 帽 ，钢 帽可承 受锤 击 。观察 管上 设可开 闭的
阀 ，用 作 观 察 注 浆 管 内 是 否 有 地 下 水 侵 入 ，如 果
有地 下水 ，可关 闭观察 管上 的阀 ，也 可通过 观察 管注 浆封堵 。
４ 在盾 构 管片上按 要 求预埋 孔径 ４ ｒｍ （ ） ９ ａ 内
２ ）水 玻璃
如图 ３ 所示 。
图 ５ 隧底注浆工艺流程
图 ３ 隧底加 固断面示意 图
为 了 满 足 注 浆 的 需 要 ，在 隧道 底 部 范 围 内
Ａ１ Ａ 、 管 片 的注 浆孔进 行加 密 ， 、 ２ Ａ３ 每环 增 设三 个 加 固注 浆孔 位 ，因此 包括 两个 吊装孔 在 内用于 隧底 加 固注浆 的 孔位共 有 ５ ，注 浆 孔在 管片 预 个
５４ ０ ０ ｍｍ ，外 径 ６０ ０ ０ ｍｍ ， 片 厚 度 ３ ０ 管 ０ ｍｍ ，
１ 隧道 内复合袖 阀钢管注浆加 固原理
复合 袖 阀钢管 注浆 加 固地 基 土 的机理 是将水
泥浆液 通过劈 裂 、渗 透 、挤压 密 实等作 用 ，与 土 体充分结 合形成 较高 强度 的水泥 土 固结体 和树枝 状水泥 网 脉体 。注 浆花 管 中有 上下 两处设 有两个
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（ 东省基 础工程公 司 ，广东 广州 ５ ０ ６ ） 广 Ｉ １６ ０
［ 摘
要］ 当盾构隧道底部是淤泥层和细砂层等软弱地层 时 ， 容易在运行 中因振 动产 生蠕 变或液化而使 隧道沉 陷变形。以往的解决办法是从地 面采用搅拌桩或 旋喷桩进行加 固， 但从地面加 固存在 征地 、管线迁
止地 下水 通过管 隙进入 隧道 的逆 止 阀；为加 强保
人封 闭浆 液 ，确保 缝 隙的封 堵 。
２ 注浆孔布置 ， ２
障 ，除了逆 止阀 ，在注 浆 套管上 方安 装一个 带多 重 止水 橡胶 的钢套 管 。袖 阀钢 管插 入钢 套 管 内，
通过 止水 橡胶有 效 防止管 壁 问涌 水 。钢套管 与管
３ ）水 自来水 。
３ 施工参 数 ． ２
１ ）注 浆压 力 隧道 底 需加 固 处理 的软弱 地
层为 淤泥 层 和 中、细砂 ，注浆 工艺 应 采用渗入 性
注 浆 ，即在注 浆压 力作 用下 ，浆液 克 服各种 阻力
而渗入 孔 隙和 裂 隙 ，压力 越 大 ，吸 浆量及 浆液 扩
２ ｌ Ａ
◆ 密 孔 加
按 加 固深 度 每 米 注浆段 水 泥
图 ４ 加 固注浆孔 平面布 置示意 图
耗量 ２ ０ ０ ｋ 估算 ， ５ ～３ ０ ｇ 具体 根 据施工 情 况进 行调
３ 加 固工艺流程及工 艺要点
隧底 注 浆加 固工 艺 流程如 图 ５ 所示 。
当隧底 是 淤泥层 时 ，以采用 纯水 泥 浆 单液注
套管
栓塞 ，使 注浆材 料从 栓塞 中 间向管外 渗 出 ，阻塞
器在光 滑 的袖 阀钢 管 中可 以 自由移 动 ，可 以根 据
工程需 要在注 浆 区域 内某一 段反复 注浆 。 施工 中 ，
它能够 定 深、定量 ，进行 分序 、分 段 、间隙和 重
复注 浆 ，该工 艺适合 软弱 土体 加固处 理 。而 且袖
于南 浦站 南北 两 侧 隧道 上 部均 为交 通要 道 ，而道
路下 方分 布有 大量 的 电讯 、供 电、供 水 、供 气等
管线 ，如果 从地 面 搅拌 桩 或旋 喷桩 加 固 ，需要征 地 和 管 线迁 改 ，因此 采取 了在 隧道 内使 用 复合袖
阀钢 管注 浆加 固的方 法 。
主体 工程 由 ２ 盾 构 区问组 成 ，即南浦 站 一会 南 个 区 间中井 区 间和南 浦站 一洛 溪 站 区间 。隧道 内径
制时 即预埋 好 ， 片加 固 注浆 孔布置 如 图４ 示 ， 管 所 注 浆加 固半 径 约 ０ ８ ．ｍ，最 外缘 两注 浆 孔夹 ． ～１ ０ 角为 ７ 。 ，由于 注浆 浆液 的扩散 作 用 ， 固范 围 ２ 加
可 超过 ９ 。 。 ０
散 范 围就 越大 ，而 注 浆过程 中为 了使 隧道 管片 结 构不 受破 坏 ，所 用 的注 浆压 力又 要相对 较小 。因 此 ，依 据该 工程 土 体情 况及 加 固要求 ，注浆压 力 设 定 为外 界水压 ＋ ． ～１ ａ ０ ５ ＭＰ ，具体 由现场注 浆
改、影 响交通等诸 多问题 ，而在 隧道 内采用特制袖 阀管 注浆加固技术 ，则 可有 效地 避免上述 问题 。
［ 键 词 】 构 ；隧 底 ；注 浆 加 固 关 盾
地 铁盾 构 隧道难 免有 时要 通过 稳 定性差 的淤 泥 层和 细 砂层 等软 弱地 层 ，而 隧道 底部 的 淤泥层
和细砂 层在 动 载荷 作用 下 易产 生蠕 变 或液化 ，从 而导致 隧道 沉 降变 形 而影 响 隧道 的正常 使 用 。为 减少 风险 ，须对 淤 泥层 和砂 层进 行 加 固处理 。
情 况 确定 。在该 注 浆压力 条件 下 ，在 渗入 地层 的
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注浆 时 间 内浆液粘 度 能基本 保 持不变 ，且能 达到 足够 的扩 散半 径 ，扩散 有 效半径 ８ ０ ０ ｍｍ。 ０ ～１ ０ Ｏ
南 浦 站北 侧南 浦站 一洛 溪 站 区间隧道 始 发段 ，右 线 长度 ７ ． ８ ｍ、 线 ９ ．０ ｍ 的隧道底 板绝大 ３６ ７ 左 ４２２
部 分处 于 冲积 一洪 积粉 细 砂层 、冲 积 一洪积 粉 中
迁改 困难 、耗 时 ；③ 如果 加 固范 围 内地 面 有重 要 建筑 物 ，则可 能不 具备 施 工条件 ；④ 搅 拌桩 的施 工 深度有 限 ，质量 很难 保证 ，而 旋喷 桩施 工费 用
对 于盾 构 隧道 底软 弱地 层加 固 ，以往 通常 做
法是从 地 面 采用搅 拌桩 或旋 喷桩进 行加 固。但 从
地 面 加 固往往 会有 以下 问题 ：① 征地 困难 ， 地 在 铁 隧道 施 工 时 ，场地 往 往处 于 闹市 区 ，征地 比较
困难 ，而且 征地 费 用高 昂；② 加 固范 围 内下方 有 可 能分布 大量 的 电讯 、 电、 水 、 气 等管 线 ， 供 供 供
别是 砂层 ）须 防止管 内或管 与管 片预 留孔 间产生 ，
喷 涌 。针对 该 风 险对 普 通袖 阀钢管 进行 了改进 ，
确保 成孔 和注浆 过程 中的安 全 。 １ 采用特 制的复 合袖 阀钢 管 ， 管底部 为 圆 ） 钢
锥型 封 闭 ，确保 砂层 或地 下水不 能从 管底进入 注
土层液 化对盾 构隧道 的危 害主是 隧道下部 的 土层 液化 造成 隧道 的沉 陷变 形 ，因此 隧道抗蠕 变
或 防 振动 液化 加 固可 以只加 固隧道 底 部 ９ 。范 ０
片注 浆套 管 的构造见 图 ２ 。 ５ ）套 管 与袖 阀钢 管 的缝 隙 还可 在注 浆 时注
围 ，加 固深 度 视 隧道 底 砂层 和 淤泥 层厚 度 而 定 ，
阀钢 管可 留在 土体 中作 为加 固体 的一部 分 ，有 效 提 高土体 的承载 能力 。
皮套
钢 套 管
２ 加固关键技术
２ 防喷涌 问题 ． １
由于 隧道埋深 大 ，而 加 固地层 主要 以液 化砂
３ 剖面 －３
图 ｌ 隧底注浆袖阀管构造
层及 淤泥层 为主 ， 因此在 隧道 内成 孔和注浆 时（ 特
玻 璃双 液 注浆 为主 。两 种地 层均 可根 据情 况采用 单 液 和双液 交替 注 浆 。
３１ 主要材料 ． １ ）水 泥 采 用普 通硅 酸 盐 ４ ． Ｒ水泥 。 ２５
也应 立 即停止 注 浆 。
（ 辑 编 何
圃
明）
［ 图分 类号 ］ Ｕ ５ ，３ 中 ４ ５４ ［ 献标 识码 ］ ｃ 文 ［ 章编 号］ １０ －１６（０ ８０ — ０ ３ ０ 文 １ ６２０）５ ０５ — ３ ０ ３ ［ 收稿 日期］ ２０ ～ １ ０ ０８ ０— ３
浆管 内。
２）复 合袖 阀钢 管 上 的注 浆 孔用橡 胶 皮套 箍
住 ，确保 注 浆的单 向性 。即在压 力作 用下注 浆液
通 过注浆 孔撑开 橡皮 套 ，将 浆液注入 加 固区 ，而
外边 的砂 或地下水 则不 能通过 注浆 孔进入注 浆管
内。隧底 复合袖 阀钢 管构造 见 图 １ 。
图２ 管片注浆套管与钢套管大样图
１一管片外壁 ；２一管片注 浆套管 ；３一管 片；４一管 片内壁 ； ５一紧固膨胀螺栓 ；６一钢套管 ；７一止水橡胶圈 ； ８一环形钢板 ；９一环形橡胶片 ；１ ０一逆止阀
径 净空 ） ，长度 ２ ５ ８ ｍｍ 的管片注 浆 套管作为 注浆 预 留孔 。在 打人袖 阀钢 管前 ，套 管 内安装一 个 防
制 复合 袖 阀钢管 隧底 注 浆加 固方 法 。该方 法 有 效
避 免 了从地 面加 固存在 的 问题 ，可作 为 盾 构施 工
中的辅 助施 工 工艺 。此 工艺 的 完善及 推 广具 有 很 高的经 济 效益 和社 会效 益 。 广 州市 轨道 交通 二 、八 号 线延 长线 盾构 ３标