赵 军
（杭州市地铁集团有限责任公司，浙江，杭州，310000）
【摘 要】杭州地铁隧道大都处在第四系软弱地层中，由于盾构施工时的扰动和列车运营震动影响，导致某些隧道部分区段出现不同程度的不均匀沉降，导致渗漏、管片开裂、管片与道床脱离的情况出现。如果不及时治理，将对隧道结构安全和运营安全产生严重威胁。以往采用的压密注浆和劈裂注浆总是达不到控制效果，抬升易，保持不在下沉难。针对出现不均匀沉降区段的地层特点及地铁维修保养现状，决定摒弃传统的治理方法，尝试采用微扰动注浆进行治理，通过工程实践探索出一套适合杭州地质条件的隧道不均匀沉降治理方法。
【关键词】地铁隧道；软弱地层；不均匀沉降；微扰动注浆
1．工程概况
杭州地铁某区间盾构隧道外径6.2m，自2012年8月，在未开通运营前就出现较大范围不均匀沉降，在多次使用传统注浆方法治理后，仍出现沉降，治理效果一直不理想。运营后2013年初该区间内又出现较大的差异沉降，最大沉降速率达-0.11mm/d，累计最大沉降量45mm,最大差异沉降9mm（图1），上下行隧道沉降情况基本相同。从地质条件分析，该盾构区间隧道所处的地层为○42淤泥质粘土和○61淤泥质粉质粘土，含水量在60%左右。这类土层较软弱，一经扰动，土层强度降低，且在数年内有较大的固结和次固结沉降，对盾构隧道沉降及沉降控制影响较大1。
在检查过程中发现，沉降区域有渗漏、管片出现细小裂缝、上部管片边缘有挤压破碎、管片与道床脱开等。
目前，治理含水量较高的软弱土层隧道不均匀沉降，一般采用压密注浆或劈裂注浆的注浆，难以控制住沉降，易发生负面影响，在运行的地铁隧道中使用时可能会发生不良后果2。
借鉴上海地区所取得的实践经验，经多次论证，决定采用双液微扰动注浆进行治理。双液微扰动注浆加固法适用地层主要是流塑性淤泥质粘土或受扰动的软塑粘土，粉土及砂土地层。目前工法试验是在Φ6.2m盾构隧道中进行，目的是控制盾构法隧道后期的差异沉降、轨道线型、隧道变形等。
2．原理及施工工艺
微扰动注浆工艺是根据隧道沉降曲线上各沉降点的沉降指标，进行的分区段、分阶段的注浆治理，在隧道纵向均匀布置多个注浆孔，由上至下分层、少量、多次注浆。隧道在注浆抬升和注浆间隔时间内固结沉降，交替作用下逐渐达到稳定达到预期的沉降控制、改善隧道沉降曲线和调整隧道纵向曲线的目的3。见图1
图1微扰动注浆加固示意图
（1）注浆孔位布置：由于该区间段管片为错缝拼装，在征求设计单位意见后，在轨道两边垂直于下卧土层的管片上进行钻孔取芯。其中，一个位于标准块管片，一个位于拱底块管片，根据图纸精确放样，避免切断管片钢筋。
（2）注浆设备：与传统的注浆工艺所用的设备不同，“微扰动”注浆采用的设备主要包括：恒压水泥注浆泵、注浆流量记录仪、羊角和注浆头。设备体积小、流量小、数字化、精细化程度高，尽量做到系统小巧，便于施工人员移动操作以及减小对隧道的扰动。
（3）施工流程：秉着“均匀、少量、多次、多点”的注浆原则，整个施工过程需经过多次开孔注浆（包括：一次开孔和多次开孔），直到隧道不均匀沉降速率稳定，沉降得到控制。
流程：放样开孔取芯 → 安装孔口管及防喷装置 → 连接设备注浆 → 完成单次注浆关闭球阀→拆除防喷装置 → 多次开孔注浆 → 达到终孔条件拆除球阀封孔。
3．微扰动注浆的特点
（1）注浆孔开孔较小，开孔直径约60mm，基本不损害管片。
（2）采用可控恒压注浆泵(非脉冲泵)对土体扰动小。与传统注浆工法相比，对周边的土体只有微量扰动，不会破坏原有土体性质。
（3）设备体积小，易搬动，适宜在运营隧道内狭小的施工场地内使用。专用的注浆设备克服了注浆过程中的跑浆，减少污染。浆液流动范围较易控制。有效地提高土体早期强度，避免了次日地铁的运营震动而产生的二次扰动。
（4）可以根据土层不同层次和深度，按不同的加固要求分别处理；并且可以针对同一范围反复进行注浆处理。
（5）根据隧道沉降变形预判和现场注浆控制相结合，监测信息化，避免因注浆量过大引起隧道抬升和收敛变形过大。
（6）治理效果显著，不易反复。
4．注浆参数
在整个注浆过程中，注浆参数成为整个注浆成败的关键因素。调配合适的水灰比、水泥水玻璃比，在确保不堵塞注浆管的情况下，保证水泥固结强度、缩短水泥凝结时间是关键。确定合适的拔管速度、注浆量和注浆间隔等，达到减少对地层的扰动也是关键所在。借鉴上海地区淤泥质黏土层中不均匀沉降治理的经验，结合本次治理经验，总结出以下注浆参数：
（1）注浆材料：水泥浆水灰比为0.6～0.8，水泥浆水玻璃比为1:0.6左右
单次注浆长度及次数：在监测数据的监控下，单次注浆的试验长度10（2）单次注浆量：单次注浆量依单次注浆长度和材料掺入量确定，单次注浆量不应大于90L/孔。
（2）注浆流量：双液浆流量为10～15L/min
（3）拔管速度:根据单次注浆量、单次拔管长度和双液浆流量，按下式可以确定：v=l(V/q)
式中：v-拔管速度（cm/min）；l-单节注浆长度（cm）；V-单次注浆量（L）；q-双液浆流量（L/min）。
（4）注浆顺序及跳孔要求:垂直方向，由上至下注浆、由下而上均匀拔管。水平方向，每隔2至3环跳环施工，同孔重复注浆间隔不少于3天，并根据监测情况即时调整。每块管片左右对称注浆，由沉降量最大点向两端进行，每次注浆孔位及抬升量要严格按监测数据在施工前确定。
5．工程实践
为保证整个试验安全顺利的完成，整个试验过程包含注浆施工和实时监测两部分，严格根据现场实时监测数据调整注浆量及参数。试验选择上述不均匀沉降区间段上行1216环至1245环，下行91环至120环进行微扰动注浆加固。
（1）注浆施工：自2013年1月20日到2013年6月16日，共开孔120个，共注浆1790次，注浆平均最深深度达管片下300cm，严格遵循“均匀、少量、多次、多点”的原则进行。
试验过程中单节长度为20cm，注浆压力约为0.36MPa，水灰比为0.6至0.8，水泥浆水玻璃比为1:0.6。单节注浆所用水泥浆、水玻璃分别约为64L、22L，单孔重复注浆15次，所用水泥浆960L、水玻璃量330L。
（2）治理效果：上行线1215环-1247环监测范围，从2013年1月开始注浆到6月16日累计最大抬升量12.2mm，管片累计最大收敛变形量2.36mm，沉降曲线如图2。下行线91环-120环监测范围，从2013年1月开始注浆到6月16日累计最大抬升9.3mm，管片累计最大收敛变形量3.7mm，沉降曲线类似上行线；
图2上行线试验段加固过程沉降曲线图
从上行线试验段沉降曲线可以看出，未注浆的区域仍有较大沉降，注浆区域短期加固效果比较明显。考虑到此区间隧道底部可压缩层比较厚，因此注浆加固和不均匀沉降控制，将是一个长期的过程。
后经每半年一次的长期监测，采用此方法加固的区域效果良好，基本达到把沉降速率控制在0.01～0.02mm/d的目的，见表1。
6．结束语
地铁运营隧道不均匀沉降一直是隧道病害治理的难题，与传统的注浆治理方式相比，微扰动注浆治理以调整隧道纵向线型，消除差异沉降，稳定隧道为目的。采取了尽量减少对地层扰动的各种措施，该隧道不均匀沉降的成功治理，给软土隧道不均匀沉降治理积累了宝贵的经验，目前已在杭州地铁隧道沉降治理中广泛应用。
参考文献：
[1]汪小兵，王如路，刘建航．上海地铁隧道某区段不均匀沉降的成功治理[J]．地下工程与隧道．2012（3）：1-6．
[2]汪小兵，王如路，刘建航．上海软土地层中运营地铁隧道不均匀沉降的治理方法[J]．上海交通大学报．2012,1（46）：26-31．
[3]王如路，陈颖，任洁等．微扰动注浆技术在运营隧道病害治理及控制中的应用[J]．地下工程与隧道．2013.suppl 1：52-57.
论文作者:赵军
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/15
标签：注浆论文; 隧道论文; 管片论文; 不均匀论文; 盾构论文; 地层论文; 水泥浆论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;