关于大直径盾构同步注浆技术应用与研究
一、工程概况
佛莞城际FGZH-3标位于广州市番禺区石楼镇及东莞市麻涌镇内，线路全长6476.4m，包括有路基、U型槽、明挖暗埋和盾构隧道，其中盾构隧道长4900m。盾构隧道设计为单洞双线，隧道内径12m，内设箱涵、电缆管廊和管沟。盾构隧道长4900m，最大埋深62m，最大水深17m，最小埋深3.1m，最大坡度30‰，最小半径2000m；盾构区间开挖直径13.61m,所采用管片内径12m，外径13.1m，环宽2m，厚550mm，通用环，双面楔形量30mm，采用“6+2+1”形式。
二、始发段施工情况
2.1隧道施工情况
始发段前期掘进过程中，管片上浮呈加大趋势，以始发段19环～54环为例，管片最小上浮量为12mm，最大上浮量为134mm，由于管片上浮导致出现了管片裂缝、渗水等质量问题，影响了成型隧道质量。
2.2施工控制措施
经过咨询讨论及查阅相关资料，认为是由于上浮导致管片破损、漏水，而上浮的原因是存在上浮的空间或是可压缩的空间。为解决上浮问题，采取了改变注浆方式、调整水泥砂浆配比、加大同步注浆量等措施。
2.2.1 注浆量控制
同步注浆采用水泥砂浆，前期注浆管理以量作为控制标准，不够科学合理，之后按照两侧均衡注浆和注浆量控制进行管理。前期注浆时要求左右两侧对称的两路泵击次数相差不得超过5次（即相差不超过0.0635m3）。
同步注浆理论注浆量为21.4m3，前30环注浆量保持在24m3，管片出现上浮加大趋势之后开始加大注浆量至38m（335-47环），导致地表隆起97.6mm，引起沉降报警，后续逐渐减小注浆量至35m3。
通过对水泥砂浆胶凝时间、注浆量、注浆方式等一系列的调整，过程中发现管片质量问题（上浮、裂缝、漏水）未有明显好转，因此决定同步进行二次补强注浆的方式来遏制管片上浮，以此改善管片其他质量问题。
2.2.2 二次补浆
为及时减少管片上浮量，在每环掘进至油缸行程2.1m，停止掘进，对倒数第三环管片采取整环二次补强注浆，通过对补注浆液方量及压力双向控制，确保二次注浆的止水效果。进一步加强管片外部防水效果，使地层填充更加密实；缩短砂浆的凝固时间，有效控制管片上浮等不良情况。
2.2.3 其他控制措施
经过二次补强注浆，管片质量问题未有明显好转，之后逐步取消二次补浆。针对管片上浮等施工质量问题，通过讨论分析后采取以下措施：对整环管片的凸榫进行凿除，有意让管片产生错台，以减小管片质量问题；检验、分析管片自身质量情况；在原管片防水设计的基础上，新增加一道遇水膨胀止水条，管片角部全部采用全包自粘薄板，加强管片防水能力；掘进过程中加强管片螺栓复紧；加强管片姿态量测。
三、新型砂浆应用
新型砂浆为高浓度抗剪切砂浆，材料由石灰、膨润土、河砂、粉煤灰组成。由于其较好的吸水性和保水性，浆液注入地层后，不易被稀释，在管片周围形成一圈隔水层，并且由于其流塑状态和土层相似，易和土层形成整体，利于管片的稳定。
3.1管片表观质量
水泥砂浆调整为高浓度抗剪切砂浆，通过过程中注浆的不断优化，管片裂缝、渗水情况大为改观，除局部偶尔出现渗水外，成型隧道整体表观质量符合要求。
3.2管片上浮情况
砂浆调整后，管片上浮逐渐得到控制并稳定。针对全断面淤泥段、软硬不均（土岩）段、软硬不均（软硬岩）段、全断面硬岩段不同地层，同步注浆量均与理论注浆量（21.1m3）一致，管片上浮控制在+50mm以内。
四、同步注浆控制
4.1砂浆选用
水泥砂浆与高浓度抗剪切砂浆从管片抗浮效果、注浆成本、充填系数、设备适应性比对分析后，决定同步注浆采用高浓度抗剪切砂浆。
4.2砂浆坍落度控制
盾构掘进前，现场值班工程师要量测砂浆坍落度，控制在110mm±5mm，坍落度不满足要求时必须经调整后方可使用。同时，由于砂浆在输送过程中会存在坍落度损失的现象，而洞内温度的变化时坍落度损失的情况也会有所变化，因此生产的砂浆坍落度要结合实际情况适当增大。
针对砂浆坍落度稍大时，添加膨润土进行调试；若砂浆坍落度过大时，还需添加石灰进行调试。
4.3注浆量控制
4.3.1 注浆方式
注浆管路共计8路，两侧对称分布，A1与A8在顶部，A2与A7在中上部，A3与A6在中下，A4与A5在底部。A1、A2、A3、A6、A7、A8路占总方量的90%，每路泵击次数相同；A4和A5路占总方量的10%，两路泵击次数相同。
4.3.2 注浆系统
同步注浆过程中，注浆司机手动操作砂浆罐旁同步注浆操作系统，严格控制注浆泵击次数。同时，值班工程师关注盾构主机室同步注浆控制系统参数，确保注浆泵击次数符合设计要求。
4.3.3 注浆方量
同步注浆理论量为21.4m3，采用高浓度抗剪切砂浆后，注浆方量保持在20.5～22m3之间，基本接近理论注浆量。
4.4其他方面
由于停机换刀时间较长，为避免出现盾尾堵塞情况，在准备停机前，现场值班工程师提前通知拌和站调整砂浆配比，砂浆中暂不加入水泥，这样砂浆可以较长时间具有流塑性；若停机时间过长造成盾尾堵塞时，由于砂浆强度不大，疏通时也较为方便。
五、结语
同步注浆采用高浓度抗剪切砂浆后，极大降低了管片上浮量，管片裂缝、渗水情况明显改善，成型隧道表观质量明显提升，高浓度抗剪切砂浆值得推广应用。
同时，在同步注浆过程中，要严控砂浆坍落度、注浆管路两侧保持均衡、以管片上浮情况优化注浆方量、结合实际调整配比、做好注浆设备保养，提高注浆质量，确保盾构掘进顺利。
