地铁暗挖隧道工程中的深孔注浆施工技术
赵宏达
（中铁二十三局集团第二工程有限公司，北京 102600）
地下水的治理是地铁建设中的重难点内容，在地铁暗挖隧道工程中，常采用深孔注浆施工技术，其特点在于可有效止水，减小现场地下水对施工的影响，营造安全的暗挖隧道施工环境。实践表明，深孔注浆施工技术在改善施工条件、保证施工质量等方面均有突出的优势，是地铁暗挖隧道工程中的重要技术形式，有必要加强技术探讨，把握应用要点，以便充分发挥该技术的优势。
TGRM是基于特殊注浆材料进行注浆的工艺形式，被广泛应用于地下注浆施工中，例如，城市隧道下穿道路、管线等工程。隧道开挖具有一定的破坏性，加上城市已建设的设施类型丰富、数量多，开挖可能对道路和管线造成影响，需采取控制措施，以免既有设施异常下沉，在此施工要求下，可采用TGRM水泥基特种灌浆料，用于维持地表的稳定性，规避异常状况。TGRM水泥基特种灌浆料兼具以下多项优势：
1）耐久性：以无机的硫铝酸盐水泥为主要成分，按比例掺入多类特种外加剂，拌制后的浆液可取得突出的加固效果，通常可满足工程10年的使用寿命要求。
2）早强性：按照1∶1的水灰比制备浆液后，2 h的强度可提升至2 MPa，24 h超10 MPa，注浆后可在短时间内显现出效果，得益于材料的早强特性，中途无须等待过长的时间即可安排开挖作业，提高了施工效率。
3）微膨胀性：以注入地层固化施工为例，浆液产生的浆块有1%～2%的膨胀率，通过此类浆液的应用，可填补因土体扰动而引起的地表下沉，有利于维持地表稳定性。
4）抗分散性：浆液制备时掺入适量的絮凝剂，使浆液具有抗分散性，优势在于抵御地下水对浆液的冲击，以免浆液被冲散。由于浆液具有抗分散性，可有效控制注浆范围，减少不必要的浆液浪费量，并且在地下水流动较强的区域具有更突出的应用效果[1]。
某轨道交通工程，双线全长1 338 m，其中，某区段为上软下硬地层，拱顶穿越富水砂砾层和中砂层；
掌子面以富水砂层居多，区间多次近距离穿越所在城市的重要建（构）筑物，施工的扰动性较强，可能会对周边环境造成干扰，因此，加强防控至关重要。中砂层、砂砾层以石英质为主，级配良好，分选性差，在动水作用下可能发生软化，缺乏足够的自稳能力，严重时有坍塌的可能。
1）现场勘察结果显示，在左线拱顶周边有雨水箱涵，此设施建设年代久远，由于雨水的冲刷作用，导致底部的砂垫层受损，显现出大量的水囊、空洞。此外，箱涵常年水量较多，是隧道水源的重要补给形式，在高水量的状态下，极易威胁隧道的施工安全。
2）隧道周边分布居民区，且以高密度的高层建筑居多，此条件下难以开展地面降水工作，为满足工程对水处理的要求，需采取超前注浆止水、洞内引排的方法。
3）隧道斜穿越φ500 mm次高压燃气管，为保证该燃气管的正常使用，必须加强控制，最大限度地减小沉降量。
5.1 注浆准备
1）梳理施工条件。加强现场勘察，确定施工范围内的地质条件和水文条件，同时关注周边的建设状况，例如，已建设的建（构）筑物和管线，把握好隧道施工与周边设施的位置关系；
关注工程在工期和造价两方面的要求，以便合理规划注浆作业。
2）浆液注入方法的选择。根据现场地层条件采取合适的浆液注入方法：中粗砂层以渗透扩散的方法为宜，材料选用超细水泥-水玻璃双液浆；
动水粉细砂层溶洞以劈裂扩散的方法为宜，浆液选用6种共混材料；
断层破碎带以裂隙填充的方法为宜，材料选用普通水泥-水玻璃双液浆；
粉细砂层局部空洞的处理则以挤压填充的方法为宜，材料选用普通水泥单液浆。
5.2 深孔注浆设计
5.2.1 基础参数
1）凝胶时间：根据材料的类型而定，单液浆不超过8 h，双液浆30 s～3 min。
2）单孔单段注浆量：结合工程参数，借助相关公式计算而得。
3）分段长度：以前进式分段注浆的方法为例，每段不超过5 m。
4）注浆终压：水压稳定在0.2～0.4 MPa。
5）注浆速度：根据地质条件动态控制，砂层、粉质黏性土20～40 L/min；
断层破碎带60～120 L/min；
砂砾石40～60 L/min。
各项注浆参数的合理设定是取得良好注浆效果的重要前提，需要以现场试验的方法确定，并结合施工条件灵活优化，保证注浆参数的可行性。在本工程中，主要考虑的是现场砂层和粉质黏土层，确定适宜的注浆参数，具体见表1。
5.2.2 深孔注浆工艺
以前进式分段的方式注浆，基本流程为：在指定点位用水平地质钻机钻孔，然后将配套的孔口管安装至孔内，以分段的方法有序向前钻注施工，最终完成整个深孔注浆作业。单个循环进尺为2～3 m，钻孔到位后先将钻杆退出，再完成法兰盘和注浆管的安装作业，注浆后，加强对浆液状态的观察，若其凝固则拆除法兰盘，再按照前述提及的流程钻孔，重复作业，直至钻进深度达到要求为止。
5.2.3 注浆设备
ZDK-5水平工程地质分体式液压钻机，此设备的灵活性较强，可根据现场施工条件适当倾斜和偏移角度，以便高效注浆。
5.3 施工方法
5.3.1 注浆范围的设定
每循环施作长度12 m，开挖量10 m，剩余2 m暂不做开挖处理，作为下一循环的止浆岩盘。
5.3.2 钻孔、注浆
钻孔前，以喷射混凝土的方法封闭掌子面，形成稳定的止浆墙，避免注浆期间出现漏浆现象。钻孔和注浆的作业要点如下。
1）钻进成孔：以设计图纸为准，确定孔口的具体位置，做好标记。孔位偏差≤20 mm，钻孔角度偏差≤1°。钻孔前做好技术交底，使司钻人员掌握作业要求和具体方法，以便后续顺利钻孔。严格控制钻杆深度，以慢速的状态钻进，保证钻进深度的合理性[2]。钻孔期间加强观察，若有大量溢水的现象，暂停钻进，查明原因，制定可行的处理方法，待现场异常状况得到处理后，方可恢复钻进。
2）提升钻杆：以匀速的状态提升钻杆，每次回退量≤20 cm；
钻杆在钻进期间附着一定量的渣土，因此，回退出孔后及时清理钻杆，以便后续继续投入使用。
3）浆液配制：以试验确定的配合比为准，精准称量各类质量达标的原材料，充分拌和，得到满足注浆要求的浆液。为充分发挥出浆液的性能优势，尽可能随拌随用。
4）正式注浆：注浆压力0.15～0.75 MPa，具体根据现场情况灵活调节，同时注浆作业人员加强对每孔注浆量、注浆压力等参数的控制。若注浆时出现注浆压力异常波动（升高或降低）的情况，暂停注浆，分析原因，采取调节注浆参数、移位等相关处理方法，待现场恢复正常施工状态后，方可继续注浆。
5.4 注浆期间可能出现的异常状况及其处理措施
5.4.1 冒浆
注浆时，现场作业人员加强对地表和相邻管线的观察，判断随着注浆进程的推进地层是否存在异常变化。例如，遇局部冒浆现象时，及时对该处做堵塞处理，以免浆液继续冒出，必要时调整为间歇注浆的方法，使浆液被有效注入地层内。
5.4.2 注浆压力异常波动
注浆压力是注浆过程中的重点控制指标，若该值异常偏高或偏低均会影响注浆效果。注浆压力偏高时，可能是管路堵塞所致，需及时检查管路，若有堵塞则予以疏通；
注浆压力偏低时，可能是管路漏浆所致，需要及时修复，使管路恢复严密状态。注浆期间动态控制注浆压力，注浆接近尾声时，终压不可超过设定值。
5.4.3 凝胶时间变化
凝胶时间主要以现场加固土体的特性为参考合理调整。地层含水量偏高时，由于水的干扰，注入的浆液可能被稀释，因此，需缩短凝胶时间；
地层含水量偏低时，可适当延长凝胶时间，以保证浆液有足够的扩散范围，实现对特定区域的加固处理。凝胶时间的调节主要以原材料比例优化的途径实现，根据规律，在水泥浆比例较高时浆液的凝胶时间相对较短。
5.4.4 注浆量调整
为控制地层的注浆量，宜采取隔孔注入的方法，避免相邻注浆孔彼此造成影响，且后注孔的浆液还能在一定程度上补充先注孔，使各孔的浆液均具有饱满性，进而全面加固土体。
5.5 深孔注浆效果分析
深孔注浆结束后，以钻芯取样的方法测定抗压强度，只有在实测强度达到1.5 MPa后方可安排隧道开挖作业，否则需补注浆并再次检验，直至检测结果满足要求为止。
在本工程的施工中，对注浆后的施工情况做了全面的检查，掌子面未见渗漏水现象，现场土体经过加固后其强度大幅提高，可避免原始状态下软弱、承载力不足的问题。在TGRM注浆的方式下，顺利通过填石层、富水砂层，也安全通过水塔、次高压燃气管等既有设施，现场施工状态良好，无安全事故，保证了既有设施的正常使用，总体来看，施工安全性较好、施工质量和施工进度满足要求，具有突出的经济效益和社会效益。
综上所述，地下水的治理是地铁安全隧道工程中的重点内容，在此方面，深孔注浆施工技术具有代表性，通过该项技术的合理应用，可有效加固土体，减小地下水对现场施工的不良影响。经过本文有关于工程实例的分析，提出深孔注浆施工技术的具体应用要点。现场检验结果表明该项施工技术具有良好的应用效果。
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