深孔注浆技术在盾构隧道施工中的应用探究

深孔注浆技术在盾构隧道施工中的应用探究

陈明宽

中铁隧道股份有限公司

单位省市：河南省郑州市

单位邮编：410300

摘要：深孔注浆技术作为一种常见的土体处理和加固技术，它可以在岩土地层中疏松、孔隙较多时施工有效，该技术的特点在于可通过空间三维分布的控制和浆液注入剂的控制,将岩土地层变成坚硬和致密状态。同时，深孔注浆技术具有施工时间短、工程准确度高、对施工环境的要求低、适应性强等特点，因此受到了广泛关注和应用。将深孔注浆技术引入盾构隧道施工领域，在有效改善不稳定地层及增强隧道的承载力方面具有广泛的应用前景。

关键词：深孔注浆技术；盾构隧道施工；应用

1深孔注浆技术的原理和特点

1.1原理

深孔注浆技术是一种通过注浆管将能固化的浆液注入岩土地层中，以改善其物理力学性质和工程特性的一种原位加固方法。该技术主要利用钻探技术和高压气液射流切割技术，通过注浆管上的喷射装置，将按一定配比的水泥、水玻璃等混合液喷射到地层中，利用混合液的固化反应和地层的加固作用，使地层变得更加坚硬、致密。

深孔注浆技术的浆液成分一般包括注浆材料和控制剂。注浆材料一般采用水泥浆、聚合物浆液等，能够形成坚固的硬化体，提高地层的强度和稳定性。控制剂主要用于控制浆液的流动性、凝结时间和黏度，以适应不同地层和注浆要求。

深孔注浆技术分为单孔注浆和多孔注浆。单孔注浆是指通过单个注浆孔进行注浆，适用于较小的工程和狭窄的施工空间。而多孔注浆是指通过多个注浆孔进行注浆，能够更好地控制注浆范围和效果。

1.2特点

深孔注浆技术具有以下特点：

①加固效果好：深孔注浆技术通过改变地层的物理力学性质和工程特性，使其变得更加坚硬、致密，从而有效提高地层的承载力和稳定性。

②适用范围广：深孔注浆技术适用于各种类型的岩土地层，包括砂土、黏土、岩石等，且对施工环境的要求较低。

③施工灵活性强：深孔注浆技术可以通过调整注浆参数和混合液的配比，实现对地层的精确控制和调节。

④施工成本低：深孔注浆技术的施工成本相对较低，且在施工完成后不需要进行额外的维护和加固。

2深孔注浆技术在盾构隧道施工中的应用

2.1地层加固与稳定

盾构隧道施工时，由于隧道周围地层土体在开挖过程中会受到较大的应力变化和水动力作用，导致地层的失稳和孔隙变形，如果不能及时进行加固固结，则会对施工造成严重影响、甚至威胁到隧道的安全性和使用寿命。

深孔注浆技术是一种常用的地层固结技术，通过注入浆液的方式，可快速填补地层的孔隙，固结并巩固周围地层，提高地层的稳定性和承载能力。深孔注浆技术主要分为单孔注浆和多孔注浆两种方式，单孔注浆主要适用于小型和狭窄空间的加固，而多孔注浆则适用于大型工程和较大空间的加固。

深孔注浆技术的操作步骤一般包括孔径开挖、孔内清淤、钻孔衬筒安装、浆液配制、压力注浆和检测等过程。其中，浆液成分包括注浆材料和控制剂，注浆材料通常采用水泥浆、聚合物浆液等，控制剂用于控制浆液的流动性、凝结时间和黏度，以适应不同地层和注浆要求。

深孔注浆技术是一种重要的地层固结技术，通过注浆固结来提高地层的稳定性和承载能力，可以有效地保证盾构隧道施工安全和质量，避免了诸如地面沉降、开裂、管片破坏等问题。

2.2地下水控制

地下水控制在盾构隧道施工中非常重要，因为水的渗透和涌入可能会导致隧道工作面坍塌、泥水突出、管片浮浆等问题，严重影响施工的安全和进度。深孔注浆技术可以帮助控制地下水的渗透和涌入，以下是一些常用的方法：

①注浆屏障：通过深孔注浆技术，在地下水位以下钻孔并注入浆液，形成一道密实的注浆屏障，能够有效地阻止地下水的渗透和涌入。注浆屏障的密实程度和高度根据地下水位的深度和水压确定。

②止水帷幕：深孔注浆技术可以在开挖面周围钻孔并注入浆液，形成一道周边止水帷幕。这种止水帷幕能够有效限制周围地下水的渗透，并控制开挖面周围地下水的水位。

③地层固结：通过深孔注浆技术注入浆液，地层中的孔隙可以得到填充和固结，降低了地层的渗透性，从而减少地下水的涌入。这种地层固结的作用能够有效控制地下水对盾构隧道施工的干扰。

④地下水排涝：在盾构施工的过程中，通过合理设置抽水井或排水系统，及时将地下水排出。深孔注浆技术可以结合抽水井的设置，帮助控制地下水位，避免隧道工作面因地下水涌入而发生问题。

通过深孔注浆技术可以实现地下水的控制和管理，有效地保持盾构隧道施工的稳定和安全。注浆屏障、止水帷幕、地层固结和地下水排涝等措施的综合应用可以确保地下水对隧道工程的干扰最小化，保证施工的顺利进行。

2.3支护与加固

在盾构隧道施工中，支护与加固是非常重要的环节，这些措施可以增加隧道的稳定性，降低因施工及开挖过程而引起的地下水涌入、土体塌陷等安全风险。以下是几种常见的盾构隧道支护和加固方法：

①钢筋混凝土管片：是一种传统的盾构隧道支护形式，由一系列的钢筋混凝土预制件拼装而成，其作用是支撑隧道空间，传递地压，保障工人和设备的安全。

②预制混凝土隧道衬砌：是通过压制预制混凝土块或板材完成，具备较高的强度和稳定性。其优点包括施工周期短、质量可控、无需现场混凝土浇筑等。

③地锚：是一种用于支撑土层的纵向及横向力的锚具，通常以钢筋或钢缆为型材，将其安装在隧道周围的土层内。地锚支护是一种比较成熟的、可靠的支护方式，适用于各种不同地质条件的盾构隧道。

④钻孔加固：是一种针对复杂地层进行加固的方法。通过深孔钻掘并注浆或灌浆，提高周围土层的稳定性和承载能力，避免进行大面积的开挖，从而降低施工风险。

⑤深孔注浆：是一种用注浆技术针对隧道周围地层加固的方法。通过注入浆液，填补土体孔隙，固结并巩固周围地层，提高地层的稳定性和承载能力。与地锚、钢筋混凝土管片等其他支护措施相结合，形成综合的地层加固和支护体系。

盾构隧道的支护和加固对隧道的稳定性和安全性至关重要。钢筋混凝土管片、预制混凝土隧道衬砌、地锚、钻孔加固和深孔注浆等措施的综合应用，可以提高隧道的整体稳定性和承载能力，确保隧道的施工和使用安全。

2.4应变监测和控制

应变监测和控制是盾构隧道施工过程中的重要任务。通过对盾构隧道周围地层的变形实时监测，可以及时掌握隧道施工过程中的变形情况，保证隧道的正常施工和安全运营。以下是一些应变监测和控制的方法：

①放线测量：通过在隧道施工前在地面上布设控制网格，在隧道施工过程中对地层变形进行精确的测量和监测，重点监测隧道周围的变形情况。

②应变计监测：在盾构施工过程中布设应变计监测地层的应变情况，及时掌握地层围压的变化，为随时调整地层围压提供技术支持。

③微震监测：通过隧道墙面的振动和声波的传播，来判断地下岩层的应力状态，并对地层变形进行实时监测和预警，提高隧道施工的安全性和稳定性。

④压力控制：在盾构施工过程中，通过对地下水的控制和管控来保证隧道施工的正常进行。同时，针对不同地层应力情况的变化，随时调整和控制盾构机的推进速度和推力，保证隧道施工的正常进行。

应变监测和控制是盾构隧道施工中不可缺少的一个环节。通过应变计监测、微震监测、放线测量和压力控制等措施结合使用，可以满足不同地质条件下的隧道应变监测和控制需求，提高施工的安全性和质量。

结语：

总之，深孔注浆技术在盾构隧道施工中的应用前景广阔，具有重要的意义。未来，随着科技的不断进步和技术的不断创新，深孔注浆技术将会在盾构隧道施工中发挥更加重要的作用，实现隧道工程施工的高质量、高效率和高安全性，为人类城市交通建设和发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]龚煜.浅析地铁隧道施工中深孔注浆技术的应用[J].建筑工程管理,2015(10).

[2]敖晓梅.地铁隧道深孔注浆技术分析[J].科技创业,2016(1).