注浆法在盾构穿越运营地铁隧道中的应用。
本文对注浆法在盾构穿越已运营地铁隧道中的应用进行了深入探讨。结合上海轨道交通4号线盾构推进穿越2号线(已运营)的工程实例，在工程地质条件调查的基础上，进行了严格的理论计算，确定了施工方案。在实施过程中，采用“分段、环跳、跳孔、单孔分层多高压劈裂注浆技术”加固两隧道之间的软弱夹层。
关键词:灌浆；屏蔽推进；穿越；已经操作；隧道
上海轨道交通4号线张洋路站-浦电路隧道位于世纪大道和福山路下，北起张洋路站(地铁2号线东方路站旁)，南至浦电路，全长670m，根据提供的线路平面图和纵断面图，该段隧道在潍坊路、福山路和世纪大道交叉口斜交地铁2号线。为了保证该路段隧道和运营中的地铁2号线的安全。除了盾构推进过程中所需的必要措施外，近距离隧道之间的软土夹层必须加固。
1加固措施
在盾构推进过程中，会引起不确定量的超挖(或欠挖)和对周围土体的扰动，从而对隧道轴线附近的地面和地下结构造成一定量的沉降影响。地铁2号线位于4号线隧道上方，最短距离为1.045m，且4#线隧道以379.851m的半径与正在运营的地铁2#线隧道斜交，会增加隧道周围土体的扰动和超挖。同步注浆虽然在推进过程中严格控制，但它是惰性浆液。考虑到惰性浆液凝结时间长、强度低、不稳定等诸多不利因素，盾构成功穿越2号线后，需要近距离加固两隧道间的软土夹层。经过多次论证，充分考虑加固施工的可行性、安全性和可控性，最终选择了双液注浆加固。灌浆加固使用分段上的灌浆孔。灌浆加固分四步进行:
(1)隧道盾构施工结束后，在保证注浆不影响盾构推进的前提下，采用双液同步注浆对隧道进行加固。具体实施如下:在盾尾后5 ~ 8环从隧道上部预留注浆孔进行同步注浆，在盾尾后10环从隧道下部预留注浆孔进行同步注浆。
(2)同步注浆施工过程中，在对地铁2号线有影响的施工区段，从隧道顶部90°范围内预留注浆孔打入适量预埋注浆管，预埋注浆管深度暂定为3m。如果孔位距地铁2号线管片外壁小于3m，预埋注浆管深度距地铁2号线管片外壁约20cm。预埋注浆管打入后，根据监测数据和实际要求，随时准备进行跟踪注浆加固，以达到保护地铁2号线的目的，并在变形较大时起到一定的纠偏作用。
(3)同步注浆施工期间及施工结束后，对地铁2号线有影响的施工区段内的惰性浆液采用置换注浆进行加固(置换注浆加固为双液注浆)，以完全置换惰性浆液，置换注浆加固范围为区段外0.5m。
(4)隧道置换注浆施工完成后，对该段两隧道之间的软土采用双液注浆加固。加固区段为下行隧道341 ~ 451环，上行隧道114 ~ 239环。施工范围为地铁2号线中心线以下90度范围内隧道顶部5个预留注浆孔以上的土体。加固土体应均匀性好，渗透系数小，注浆加固后土体强度应≥1.2MPa，两隧道推进后，根据实测数据，变形较大的部位可打开预留注浆孔重新注浆，以控制变形。
2模拟实验
盾构穿越地铁2号线前，在福山路布置两排深层沉降监测点，模拟盾构穿越地铁2号线时既有隧道的沉降，指导盾构穿越地铁2号线时的施工参数。
由于模拟推进段路面实际情况的影响，经与管线、道路管理部门协商，根据沉降槽对称原则，从隧道轴线单边布置点位。具体位置位于Z321、Z324、Z330、Z345、Z350、Z355，每排1 ~ 2个测点，测点深度轴距盾面1.40m。模拟推进的目的是检验盾构推进所有主动技术保护措施的实际效果，以及盾构推进后惰性浆液的同步注浆。采用双液同步注浆、置换注浆、土体加固注浆和跟踪注浆效果指导正式穿越施工。主要检测指标为地面沉降和盾构以上1.4m土层的垂直位移。
模拟推进长度20m，前影响区20m，后影响区10m，* * * 50m。
当盾构推进到模拟区域时，测点在盾构推进通过深部监测点之前有一个连续缓慢的抬升过程，在盾构推进通过深部监测点之后有一个连续缓慢的沉降过程。当点SC321、SC324和SC330的累积沉降由正值变为负值时，将在上述区域的隧道顶部开始灌浆和注浆施工。当SC345点累计沉降量接近零时，在SC345点对应区域的隧道顶部开始注浆和灌浆施工。当SC350和SC355点出现明显的沉降加速趋势时，将在SC350和SC355对应区域的隧道顶部进行注浆和灌浆施工。
灌浆施工以少量多次为原则。测点刚从盾尾露出时，测点沉降速度较快。每天注浆1 ~ 2次，每次注浆量400L/孔。多次灌浆后，测点沉降速度减缓，改为每2 ~ 3天灌浆一次，每次灌浆量为400L/孔；测点稳定后，不进行灌浆施工。
根据沉降观测记录，经过注浆、灌浆后，观测点有明显回升，稳定一段时间后再次沉降，但沉降速度明显减缓。灌浆施工应分几次进行，每次灌浆后，测点应稳定并稍有提升。单次灌浆提升量控制在1.0 ~ 2.0 mm，多次如此，以达到稳定的目的。
根据模拟实验结果，在隧道管片完全脱离盾尾及其后辅助设备期间，通过同步补充注浆，地铁2号线沉降可控制在3 ~ 4 mm以内，为后续置换注浆、土体加固注浆和跟踪注浆创造了有利的时空效应。在后续的注浆施工中，地铁二号线将逐步恢复原位。
3施工技术要点
(1)灌浆孔的选择与布置:本次在上线隧道117 ~ 239环、下线隧道341 ~ 451环、标准及相邻标段预埋件1、预埋件4的灌浆预留孔中布置双液灌浆孔。
首先用冲击钻疏通预留孔，通过置换注浆将1.5m的注浆管振动插入孔内至洞壁外侧；注浆加固土体及后续注浆:将1.0m注浆管插入洞内接线振动至洞壁外所需深度。立即安装专用防喷器，将单向球阀连接到灌浆管上进行灌浆。如有漏浆或地下水，先在预留孔内安装防喷器，连接单向球阀，将带防漏密封圈的灌浆无缝钢管直接打入灌浆孔至设计深度，以防止地下水或浆液漏失。
(2)施工工艺。同步注浆的施工流程如图1所示。
置换注浆、土体加固注浆、后续注浆施工流程:确定孔位→疏通预留孔→振动注浆管→安放防喷器→备浆→注浆→拔管→拔管→向孔口注入封闭浆液→冲浆管置换。
(3)双浆配比:为了最大限度地减少地铁2号线注浆工艺对其周围环境的影响，通过计算和试验，选择收缩率小于5%的浆配比为:A液为水:水泥:粉煤灰:膨润土= 100kg:100kg:100kg:5。第二种溶液是35号水玻璃30 ~ 50公斤。
如果需要多次开灌浆孔进行重复灌浆，在双液灌浆施工完成后，向孔区注入适量的密封浆，以保证再次灌浆时灌浆孔能顺利开出。
(4)施工技术参数:
灌浆压力:≤0.5 MPa；
灌浆流量:10 ~ 15l/min；
注浆量:200 ~ 400 L/孔(同步注浆和置换注浆)；
双液浆初凝时间:30 ~ 45s。
(5)在成浆、运输和注浆过程中，同步注浆、跟踪注浆和二次位移注浆，注浆设备跟在盾构机后面，材料由电瓶车运进隧道，根据需要随时进行注浆。
穿越区土体加固注浆施工时，盾构推进已完成，下穿地铁2号线的轨道交通4号线预留孔向外进行。由于地铁隧道内空间有限，只有地铁站两端的首部开口与地面相连，给施工设备和材料的运输带来困难。根据具体情况，采取以下措施:
(1)磨浆混合:设置磨浆混合，按照泥浆的具体比例分别配制A液和B液，储存在磨浆储存桶中。
②输浆管输浆:将配制好的A浆和B浆分别通过输浆管输送到隧道内。
(3)洞内混合:将通过输浆管输送的A液和B液按一定比例混合，并立即用注浆泵注入孔内。
④灌浆顺序:为减少漏浆和灌浆压力，分段进行施工，每50环为一个施工段，每段以一环跳三环的形式施工，每环施工2 ~ 3个受力均衡的孔。置换灌浆适用于由三个环分隔的一个环的施工。同时根据监测情况调整注浆量和压力。灌浆结束后，拔出灌浆管，关闭孔口。
(6)注浆压力和流量控制:注浆压力控制在0.5MPa以下，注浆流量控制在10 ~ 15l/min之间。
(7)注浆量控制:根据监测数据，在200 ~ 400 L/孔范围内调整注浆量，结合监测数据按规定的提升量控制注浆。置换注浆注浆量为400L/孔，2400L/环；同时，控制灌浆压力。跟踪灌浆量取决于实际要求。双液注浆的注浆量根据每段加固土和待加固土的体积进行调整。④、⑤-1层土壤Ps值增加约1倍。根据施工经验，注浆量为加固土体积的20%(即水泥含量约为5.5%)，同时控制注浆压力。每个孔分为六个注浆段，每个施工一个，每个注浆加固段的注浆量如下:
①5.6 ~ 6.1m:0.276 m3；②5.1 ~ 5.6m:0.252 m3；③4.6 ~ 5.1m:0.229 m3；④4.1 ~ 4.6m:0.205 m3；⑤3.6 ~ 4.1m:0.181m 3；⑥3.1 ~ 3.6m:0.158 m3；每个孔注入的浆液总量为1.305438+0m3。⑤-2层土在原状土中Ps较高，灌浆时可适当减少泥浆量。
(8)注浆时间的选择:除2号线隧道变形较大需要及时纠偏外，注浆时间应选择在地铁2号线停运的23:00 ~次日早晨6:00，以保证注入的双浆有一定的凝固时间，提高加固效果。
(9)工程建设中的问题及解决方案:
①防喷:隧道外地下水非常丰富，有些地方甚至有承压水。在疏通预留孔和安放注浆管时，采用专门的防喷装置，防止地下水渗漏和注入，确保隧道安全；同时，在注浆过程中，保证注入的浆液初凝时间符合配比要求，使浆液尽快凝固，减少地下水和浆液的渗漏。
②漏浆:在混凝土施工中，将注浆管插入预留的注浆孔后，注浆时可能会出现返浆、漏浆和沿注浆管外侧相邻孔漏浆的现象。使用专用防喷器防喷堵漏。施工结束，待双液浆初凝后，拔出注浆管，清理孔口，用专用盖封闭，并清理现场。
(3)顶墙上邻块预留洞高于地面，不利于施工的解决方案:对于距隧道底部有一定距离的标准块和邻块，通过现场搭建可移动工作平台解决施工难点。
4施工监控
在4#线隧道和地面布置测点，跟踪监测注浆全过程和注浆后延时监测；地铁2号线隧道内设置电子水准仪，24小时实时监控。为了尽量减少注浆对4#线隧道、2#线地铁及周边环境的影响，根据实测数据及时调整施工参数和施工顺序，实现信息化施工。
5结束语
在上海地铁建设中，采用盾构法穿越已建成并投入运营的地铁隧道。只有人民广场站的地铁2号线之前和地铁1#线交叉过一次。但最后穿越区域靠近车站，穿越形式为正交穿越，对1#线影响不大，且靠近车站为整改加固提供了非常便利的条件。但该穿越区域位于远离车站的隧道段中部，埋深较大，土质较差，穿越形式为小角度弧形斜交穿越。对隧道影响距离长，弧形段施工土方超挖加剧了对土体的扰动，对隧道威胁很大。
经过反复校核论证，最终确定了上述加固防护方案，并通过模拟实验段验证了该方案的有效性和可行性。上海地铁监测公司提出的地铁保护要求是:隧道施工期累计变形不超过3 mm，施工完成后1年内累计变形不超过5 mm..实施过程中，在我们的努力和有关方面的协助下，隧道施工期累计变形控制在2 mm以内，建成后1年实测最大累计变形为-2.3mm，远好于保护要求，工程取得圆满成功。
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