郑永杰耿晓亮张劲涛
中建八局轨道交通建设有限公司北京100035
摘要：在盾构施工掘进过程中，因刀盘开挖直径与管片外径之间存在建筑空隙，次建筑空隙需要用同步注浆浆液砂浆及时填充，避免地面下沉。管片上浮一是可造成盾构隧道的“侵限”，二是在管片的端面产生剪切应力，造成管片的错台、开裂、破损和漏水，降低管片结构的抗压强度和抗渗能力。因此盾构隧道管片上浮控制是确保隧道质量的重要环节。因此，如何快速使同步注浆浆液能快速凝固，使管片不上浮是控制管片上浮的最主要手段。
此发明所要解决的问题的技术方案为：使注入盾尾后的同步注浆浆液快速凝固，通过速凝浆液控制管片上浮。1.本发明利用盾构机上的二次注浆机和盾尾备用注浆管连接使用，通过盾尾备用注浆管注入水玻璃液使同步浆液砂浆快速凝固；2.此过程与同步注浆时间同步进行；3.外加剂为水玻璃，取材简单；4.提高施工效率；5.避免交叉作业6.节省人工。
关键词：同步注浆；同步双液浆
一、引言
在盾构施工掘进过程中，因刀盘开挖直径与管片外径之间存在建筑空隙，次建筑空隙需要用同步注浆浆液砂浆及时填充，避免地面下沉。同步注浆浆液由水泥、膨润土、粉煤灰、中砂和水按照一定的试验配合比搅拌而成，浆液初凝时间一般控制在4~6小时，但由于受地质、地层中有水等原因，往往会造成砂浆初凝时间无法控制，造成管片上浮。管片上浮是指管片脱离盾尾后产生向上运动的现象。在盾构施工过程中，管片上浮在软土、砂砾层、硬岩中均有发生，而且地层越硬上浮情况越严重，并且是无法避免的，尤其在下坡段更为明显。管片上浮一是可造成盾构隧道的“侵限”，二是在管片的端面产生剪切应力，造成管片的错台、开裂、破损和漏水，降低管片结构的抗压强度和抗渗能力。因此盾构隧道管片上浮控制是确保隧道质量的重要环节。根据经验告诉我们当管片脱出盾尾24小时内，管片上浮速度最快，在随后的时间内上浮速度有所减慢，在管片脱出盾尾36小时候上浮量基本达到最大。管片上浮主要受工程地质、水文地质、施工控制和盾构机姿态等方面的影响。
鉴于以上种种原因，如何有效约束管片上浮，只有使同步注浆浆液能快速凝固，有效填充盾尾建筑空隙量，使管片受到浆液约束是控制管片上浮的最主要手段。基于上述问题进行解决，从而形成该发明。
二、工程概况
北京地铁19号线一期工程积水潭站~北太平庄站区间，区间沿新街口北大街及新街口外大街南北向敷设。区间里程范围：K48+135.300~K50+349.228，右线区间长链0.864m，全长2213.928m。盾构区间里程范围：左线K48+274.599~K50+349.228，全长2074.629m；右线K48+274.158~K50+349.228，右线区间长链0.864m，全长2074.206m。区间左右线出盾构始发通道后自南向北以4‰的纵坡下坡，然后在里程左K49+900.000处，变为以12.994‰的纵坡继续下坡，最后在里程左K50+327.000处，变为以2‰的纵坡继续向下进入北太平庄站。盾构区间隧道穿越地层主要为：粉质黏土、粉细沙、中粗砂、卵石等；隧道埋深约为24.10m~35.86m；隧道最大覆土厚度为29.38m，最小覆土厚度为17.70m。根据勘察报告，盾构区间主要穿越地下水类型为卵石层的层间水（四），其实测标高约16.10m~21.70m，抗浮设防水位标高按43.00m考虑。本区间水文地质分布：潜水（二）：水位埋深为16.70~18.26m，该层水分布不稳定，水量不大，而且受季节性降水影响较大，主要分布在卵石⑤层的底部、黏质粉土砂质粉土⑥2层、粉细砂⑥3层。主要接受大气降水及侧向径流补给，以蒸发、侧向径流、向下越流补给的方式排泄。层间水（四）：水位埋深为28.60~32.90m，水位标高17.20~19.70m，含水层岩性为卵石⑦层、中粗砂⑦1层、粉细砂⑦2层、砂质粉土黏质粉土⑦3层、卵石⑨层、中粗砂⑨1层、粉细砂⑨2层、中粗砂⑩4层、卵石?层、中粗砂?1层、粉细砂?2层、卵石?层。主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流、向下越流补给的方式排泄。本区间掘进采用ZTE6640盾构机，刀盘直径6640mm，管片外径6400mm，存在240mm的建筑空隙量，容易造成管片上浮。
三、具体实施方式
本发明提供的一种快速使同步浆液在盾尾后地层中快速凝固，填充盾尾建筑空隙。同步浆液中注入稀释后的35波美度水玻璃和砂浆的双液浆液，同步浆液砂浆通过盾尾注浆管注入地层，水玻璃通过盾尾备用注浆管注入地层，同步浆液砂浆和水玻璃在地层中混合，快速凝固对管片背部形成包裹，从而控制管片上浮。由同步注浆系统、水玻璃注入系统、管路3部分构成。
（1）同步注浆系统：由砂浆罐1、搅拌轴2和同步注浆泵3构成。砂浆罐1用于盛放同步浆液砂浆，容积8m3，搅拌站2用于搅拌砂浆，防止浆液离析凝固，同步注浆泵3由4路组成，用于往盾尾后地层输送同步浆液。
（2）水玻璃注入系统：由双液注浆泵4、注浆管5、水玻璃桶8组成，见图1。双液注浆泵4将按配比稀释后的水玻璃通过注浆管5输送至盾尾备用注浆管6处与同步注浆管7混合后注入地层。
（3）管路：由注浆管5构成，注浆管用于从注浆泵向盾尾同步注浆管和备用注浆管输送砂浆浆液和水玻璃。
图1盾尾同步注浆管与备用注浆管位置关系图
四、本发明的优点和效果
优点：1.本发明取材简单，组装方便，利用盾构机自带双液注浆泵作为同步双液浆；2.该发明应用前景广泛；3.本发明结构简单、经济实用、安拆方便、效果明显、实用性好；4.本发明由同步注浆人员1名操作，节省二次注浆人员；5.本发明不影响掘进时间，无需单独停机进行二次水玻璃注浆。
五、结束语
盾构法同步双液浆施工对成型隧道质量控制，管片破损、错台、渗漏、上浮等控制都能起到很好的效果，盾构法施工壁后同步双液注浆作为控制成型隧道质量和提高施工进度都有很好的参考意义，材料成本上略高于惰性浆液，但对于因管片上浮造成的隧道成型质量难以控制，包括后期堵漏费用来讲具由极大的经济效益。
参考文献
[1]税丹薇.双液注浆技术[J]石家庄铁路职业技术学院学报，2008.7（Z1）.
[2]刘旺.水泥——水玻璃浆液性能及其对盾构隧道地表沉降的影响研究[J]北京交通大学，2017.
[3]周东、李晓文.盾构隧道施工中同步注浆新材料的实验研究[J]地下工程与隧道，2002年01期.