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盾构隧道注浆加固施工技术应用分析 摘要：文章以某泥水平衡式盾构隧道工程为例，探索研究适应该地区地质的水平注浆加固技术，有效地防止了施工质量问题的发生，为盾构出洞施工减少了风险，施工效果良好，并达到预期目的。 关键词：隧道施工；注浆工艺；加固技术 0 引言 采用水平注浆加固技术，可以有效改善隧道环境状况，并提高隧道盾构施工的稳定性，有效解决了涌水、涌砂以及倒灌等现象的发生，满足工程使用和质量要求，降低了隧道支护和维修费用，具有广阔的推广应用前景。实践证明，相比于其他加固方式，水平注浆工艺可以有效缩短施工时间，对于砂卵石层具有较好的可操作性和可灌入性，提高了地层固结的成功率。 1工程概况与方案比选 某泥水平衡式盾构隧道工程，井净空内径8.5m，深35m，采用不排水沉井法施工。接收井主要穿越人工素填土、粉质粘土、砂卵石和安山岩破碎带（夹杂断层角砾和断层泥）4种地层。由于砂卵石与安山岩交接面落差较大，在沉井下沉过程中，容易造成涌水和涌砂，而隧道洞口井壁外侧与破碎岩石间的空隙已被上层塌入的砂卵石填充，为了确保盾构机安全施工，待封底完成后，需要对洞口外侧区域1～2m范围进行注浆改良，以便固结砂卵石。 盾构隧道接收洞口的土体加固工艺主要有地面垂直注浆、高压旋喷、化学注浆和水平注浆等。水平注浆加固形成的固结体强度高，且该加固方式针对性较强，对洞口井壁外松动区域的处理效果较好，而其他加固方式需要在地面钻孔，并且在砂卵石层中成孔较困难，注浆效果难以保证。此外，水平注浆加固在15m地下水压力作用下，利用钻孔预埋的孔口管可以顺利排水、排沙，有效改善地层的可灌入性，扩大灌浆影响范围。同时，水平注浆加固可以依托井壁实现较大的灌浆压力，为了防止井壁受力过大，注浆终压应控制在2MPa以内。综合考虑多种因素，结合该工程实际，选用井内水平注浆方式进行加固。 2水平注浆加固工艺 2.1主要设备材料 盾构隧道工程水平注浆加固主要设备包括DK-2型水平钻机若干台，DY-3型制浆机1台（生产效率300L/min）；XPB-90E型高压水泥浆泵1台，最大注浆压力40MPa，以及储浆搅拌机、自制孔口管、水平钻孔辅助平台等其他辅助机具。 2.2加固工艺流程 盾构隧道工程水平注浆加固工艺（图1）主要包括施工前准备、设备就位与调试、钻机水平钻孔、埋设孔口管并固结、洗孔、浆液制备与注浆、封口以及改良效果评定等。 图1　某泥水平衡式盾构隧道工程水平注浆加固工艺流程 2.2.1孔位布置 在该盾构遂道接收井洞口周边5m×5m范围内布置27个孔，孔距为0.8～1.0m，其中11#～27#孔的孔深1～2m，1#～10#孔的孔深约0.5m（图2）。布孔前，应充分考虑孔洞对井壁整体结构的影响，在盾构隧道洞口上方区域以梅花的形式加密注浆孔，隔挡砂卵石以及地下水的压力。 （a）隧道口前视图 （b）隧道口剖面图 （c）接收井俯视图（局部） 图2　某泥水平衡式盾构隧道工程接收井隧道洞口处注浆孔位布置图（mm） 2.2.2钻孔与埋设孔口管 开孔时，为了保护井壁的整体强度，应尽量避开井壁内的受力钢筋。首先凿开表面的混凝土，确定钢筋位置，并对照井壁钢筋的分布情况，对孔位进行微调后开孔。开孔应遵循由下至上、左右对称的原则。首次开孔直径为102mm，当钻进深度达0.6m时，在孔内填入掺合8％水玻璃的干性水泥浆，并迅速将孔口管（直径为89mm）敲入孔内，用木塞塞住两端，确保管与井壁之间的空隙充满水泥浆。水泥浆凝结8h后，打开前端木塞，继续在孔口管内钻孔。除26#和27#孔以外，其他孔均采用φ75mm的金刚石钻穿井壁并进入地层1～2m。此时，为了制止孔口内的大量涌水、涌砂，可以利用预埋孔口管及时封堵功能，待钻完孔后立即封堵。 2.2.3洗孔 洗孔的目的是清理孔口周边的细砂，确保地层中只存留粒径较大的卵石，增加注浆的可灌入性。洗孔顺序为由上至下，首先打开封孔盖，安放高压冲洗头；然后利用钻机振动、摆动作用向前推进冲洗，当清洗深度超过井壁外1m或清洗至安山岩时，再以摆动180°～200°的方式向外拔出冲洗头，外拔速度控制在3～6cm/min。若孔口内流水中含砂量较小，可适当加快冲洗头的外拔速度；若含砂量较大，则外拔速度应放缓或者原位喷洗至含砂量较小后，将冲洗头拔出并立即上盖封堵。封堵前应大致记录每次冲洗的流水量，作为后续注浆的参考资料。 2.2.4浆液制备 由于地层中无流动水，且需要扩大固结区域，故宜采用纯水泥浆液，水灰比控制在（0.8～1）：1。水泥浆液的制备按照先放水后掺水泥的顺序进行，掺水泥时应少量缓慢连续地加入，搅拌时间为3～5min。水泥浆液利用制浆机制作完成后，放入储浆搅拌机内供井下注浆，其存放时间不宜超过2h。 2.2.5注浆与封口 注浆的顺序由下至上进行，单孔注浆量大于30m3或注浆压力上升至2MPa时，即