盾构施工同步注浆和二次注浆

宋婷宋拓张福龙

盾构施工容易造成地层损失、隧道周围受扰动及地下水渗透，最终导致地表沉降，为降低和防止地表沉降，当盾构机从盾尾衬砌管片脱出后，此时在盾尾形成环形建筑空隙，应及时进行衬砌壁后同步注浆。

1 注浆目的

（1）及时填充盾尾环形建筑空隙，以支护管片周围岩体，减少地表沉降；

（2）凝固的浆液作为盾构隧道的首道防水屏障，可以提高隧道的防水能力；

（3）使管片提前稳定并与围岩融合，有助于控制盾构开挖方向，保证盾构隧道的整体稳定。

2 注浆方式和特点

2.1 同步注浆

防止地层产生过度变形，危及周围环境安全，采用盾构机自带的同步注浆系统注浆，注浆在盾尾环形建筑空隙形成的同时进行。

2.2 二次注浆

一般情况下，二次注浆实施是当管片与岩壁间的空隙填充较差而不能有效控制地表沉降或管片衬砌出现较严重渗漏时进行。

在施工过程中，将地面沉降监测信息反馈与超声波检测管片衬砌背后是否有空洞的方法相结合，全面判断是否需要进行二次注浆。

2.3 注浆材料及浆液配比

注浆材料宜选用强注射性、强耐用性、符合设计要求的固结实体强度、对周围环境无毒性污染以及低成本等特点的材料。注浆浆液应具有良好的流动性，以便在盾构掘进过程中连续注浆，并且在一环注浆完成之后，浆液凝固要有更好的强度和可扩展性，以避免后期的收缩变形。

注浆材料和配比：膨润土：粉煤灰：沙：水：水泥＝140kg：420kg：440kg：510kg：140kg。

二次注浆填充采用水泥和水玻璃双液浆，配比为水灰比1：1，水泥浆与水玻璃体积比1：1。

2.4 主要参数

2.4.1 注浆压力

同步注浆要求地层中的泥浆压力大于静态水压力和该点的土压力的总和，以便能够尽可能多地填充且不发生劈裂。若注浆压力过高，则管片周围土体会受到泥浆扰动，导致地层随后沉降和隧道本身沉降，容易造成泥浆流失；若注浆压力太小，则浆液的填充速度太慢且不充分，这就会增加地表变形。二次注浆材料应具有较强的注浆能力，可补充同步注浆的缺陷，起到填补的作用。

2.4.2 注浆量

同步注浆量理论上填充了盾尾的空隙，但同时还必须考虑盾构掘进过程中的纠编、浆液渗透及固结收缩等因素。注浆量采用式（1）进行计算：

式中：

Q——注浆量（m3）；

λ——注浆率；

V———盾尾建筑空隙（m3）。

式中：

D——盾构切削土体直径（m）；

d——管片外径（m）；

L——管片宽度（m）。

以注浆压力与注浆量作为注浆结束标准，正常情况下要求每环注浆量不可小于计算值。以下情况应例外：

（1）在砾石和卵石地层中，当注浆压力很小，注浆量大时，增大注浆量直至注浆压力达到下限；

（2）盾构机在曲线段掘进时，需要超挖时，应适当增加注浆量；

（3）粘土地层自我稳定性差，当盾体周围岩体发生沉降，影响浆液的流动时，此时注浆量和注浆压力均较大，在注浆压力达到上限时，应停止注浆，然后再进行二次注浆。

3 质量保证措施

（1）在施工前，应进行细致的浆液配比试验，选择适当的注浆材料及浆液配比，确保所选浆液各项指标符合工程的设计要求；

（2）由专业人员实施注浆作业，上岗作业前应经过专门训练，在施工时应由经验丰富的工程师指导注浆技术工作；

（3）根据衬砌变形、地面沉降及地表建筑物变形监测信息反馈，调整注浆参数和施工方案。