一种整治隧道横断面变形的分阶段注浆处理方法

摘要

本发明属于隧道施工维护技术领域，提供一种整治隧道横断面变形的分阶段注浆处理方法，采用三阶段注浆的方法对隧道横断面变形现象进行整治；其中，第一阶段注浆，在隧道侧边形成侧向加固弧，为后续的横断面变形整治提供反力支撑层；第二阶段注浆，形成外层加固环箍，在第一阶段注浆形成的支撑反力层的限制下，通过侧向注浆压力横向挤压管片，初步治理隧道横断面变形；第三阶段注浆，形成内层加固环箍，进一步完成横断面变形的整治。本发明的有益效果在于：不仅能够利用注浆压力有效治理隧道横断面变形，同时在隧道周边形成加固层能有效限制隧道横断面变形的进一步发展，且施工周期短，可针对性修复，有效提高了隧道横断面变形治理的工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工维护技术领域，尤其是涉及一种整治隧道横断面变形的分阶段注浆处理方法。

背景技术

近年来随着我国城市化进程的加快，投入运营的地铁线路数量大幅增加。受列车动荷载作用、地铁沿线周边的地下空间开发、隧道上方堆填加载及侧方开挖卸载等因素的影响，软土地铁盾构隧道在运营过程中极易发生横断面变形。盾构隧道横断面变形会导致隧道管片产生错台、张开、衬砌开裂、结构渗漏水等，若不及时进行控制和治理，会对地铁结构与运营安全产生极其不利的影响。

目前主要的治理方法为内钢圈加固，该方法虽能增加隧道结构的刚度，但无法减小或恢复隧道已产生的变形量。因此，针对盾构隧道结构横断面变形的问题，急需提出一种既能提高隧道结构刚度又能减缓隧道变形量的横断面变形整治处理方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整治隧道横断面变形的分阶段注浆处理方法，既可以对隧道横断面变形进行处理减小变形量，同时还可以对其加以限制，以防止横断面变形的进一步发展。

为了实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种整治隧道横断面变形的分阶段注浆处理方法，包含以下步骤：

步骤一：管片开孔，在出现变形的隧道段对衬砌进行开孔作为注浆孔使用。

步骤二：进行安装注浆管以及浆液拌制等注浆准备工作。

步骤三：采用三阶段注浆处理方法整治隧道横断面变形并加固周边土体，第一阶段注浆在隧道侧边形成侧向加固弧，为后续的横断面变形整治提供反力支撑层；第二阶段注浆形成外层加固环箍，在第一阶段注浆形成的支撑反力层的限制下，通过侧向注浆压力横向挤压管片，初步治理隧道横断面变形；第三阶段注浆形成内层加固环箍，进一步完成横断面变形的整治。

步骤一具体包括以下步骤：

(1)开设注浆孔：在隧道衬砌管片圆周上沿管片横截面方向开多个注浆孔；在优选的实施方式中，多个注浆孔均匀布设在隧道衬砌管片圆周上；

(2)准备开孔机具：开孔可以选用J-200型金刚石钻机，并配金刚石取芯钻头。

(3)开孔工艺：预先准备好孔口管和孔口密封装置；然后进行钻孔，控制不得钻穿管片，用钢楔楔断岩心，取出后，打入加工好的孔口管，并固定在管片上，然后安装孔口密封装置。

步骤二具体包括以下步骤：

(1)插入双液注浆管：先清除管片注浆孔内杂物，拧入变丝接头，安放密封圈和垫圈，拧上防喷压盖，浆液压注前用钢钎穿入注浆孔凿穿底部砼，插入双液注浆管。

(2)通过计算确定注浆压力以及注浆量等参数。

(3)浆液拌制：浆液采用水泥加水玻璃双浆液，注浆的浆液要有一定的粘度，凝固要快，收缩要小，对土体的加固作用明显；在优选的实施方式中，双浆液采取的配合比为：水：水泥：水玻璃＝0.6：1.0：0.5。由于本次注浆须间歇性压住，故每次拌制的浆液满足本次注浆量足以，避免因间歇时间过程导致浆液长时间静止而发生初凝；浆液储存设备要经常清洗。

步骤三具体包括以下步骤：

(1)第一阶段注浆：在衬砌左右两侧，注浆深度为2.5m，注浆层厚度为0.8m，导管端部留注浆孔；在优选的实施方式中，注浆流量控制在90L/Min左右，每注浆1Min后，将双液注浆管往外抽拔30cm，再注浆，每次拌浆约0.2m³，拔管两次全部压注完；在隧道侧边形成侧向加固弧，为后续的横断面变形整治提供反力支撑层。

(2)第二阶段注浆：在衬砌的上下注浆深度2.5m，注浆层厚度为0.8m，与第一阶段注浆形成外层加固闭合环箍；

在隧道衬砌左右两侧注浆，初始注浆深度为1.7m，在注浆的同时监测管片变形量，当管片变形量恢复正常后停止注浆；在优选的实施方式中，注浆流量控制在90L/Min左右，每注浆1Min后，将双液注浆管往外抽拔30cm，再注浆，每次拌浆约0.2m³，重复上述步骤直至隧道横断面变形恢复正常；通过第二阶段注浆，形成外层加固环箍，在第一阶段注浆形成的支撑反力层的限制下，通过侧向注浆压力横向挤压管片，初步治理隧道横断面变形。

(3)第三阶段注浆：在第二阶段注浆的基础之上，对闭环内的剩余土体进行注浆，与第二阶段注浆层形成第三阶段注浆的闭合箍环；在优选的实施方式中，注浆流量控制在90L/Min左右，每注浆1Min后，将双液注浆管往外抽拔30cm，再注浆，每次拌浆约0.2m³，重复上述步骤直至剩余土体全部完成加固；通过第三阶段注浆，形成内层加固环箍，在前两层加固环的约束下，注浆挤压周围土体产生的支撑反力进一步完成横断面变形的整治工作。

(4)管路清洗：压浆结束后以及超过20min停顿不注浆时，应及时通过压注清水对管路进行清洗，避免堵管。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过分阶段注浆的方式，利用隧道侧向注浆压力使得隧道横断面变形有所减小，进而达到隧道横断面变形病害的整治目的。

2)该方法在利用隧道侧向注浆压力减小隧道横断面变形的同时，在隧道周边形成注浆加固层，有效的提升了隧道周边土体刚度，抑制了隧道横断面变形病害的进一步发展。

3)该方法施工周期短，可针对性修复，有效提高了隧道横断面变形治理的工作效率。

附图说明

图1为第一阶段注浆加固示意图；

图2为第二阶段注浆加固示意图；

图3为第三阶段注浆加固示意图。

附图标记说明：

1—第一阶段注浆加固层；

2—第二阶段注浆加固层；

3—第三阶段注浆加固层；

4—B2隧道衬砌块；

5—L2隧道衬砌块；

6—F隧道衬砌块；

7—L1隧道衬砌块；

8—B1隧道衬砌块；

9—D隧道衬砌块；

10—注浆孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

实施例

某处深埋隧道上方出现5～6m堆土导致隧道横断面变形较大，采用本发明提出的整治隧道横断面变形的分阶段注浆处理方法进行处理，包括以下步骤：

步骤一：管片开孔，即在出现变形的隧道段对衬砌进行开孔作为注浆孔使用。

步骤二：进行安装注浆管以及浆液拌制等注浆准备工作。

步骤三：采用三阶段注浆的方法整治隧道横断面变形，三阶段注浆加固示意图如图1至图3所示。

步骤一具体包括以下步骤：

(1)开设注浆孔：将盾尾的隧道衬砌圆周按顺时针方向依次划分为F隧道衬砌块6、L1隧道衬砌块7、B1隧道衬砌块8、D隧道衬砌块9、B2隧道衬砌块4、L2隧道衬砌块5，其中，F隧道衬砌块6位于隧道衬砌圆周上方；在B2隧道衬砌块4、B1隧道衬砌块8、D隧道衬砌块9的管片上沿管片横断面方向各开两个孔，在L2隧道衬砌块5、L1隧道衬砌块7的管片上沿管片横断面方向各开一个孔，作为注浆孔10使用。

(2)准备开孔机具：开孔选用J-200型金刚石钻机，配金刚石取芯钻头。

(3)开孔工艺：预先准备好孔口管和孔口密封装置；然后进行钻孔，深度约250mm，控制不得钻穿管片，用钢楔楔断岩心，取出后，打入加工好的孔口管，并用至少四个固定点将孔口管固定在管片上，然后安装孔口密封装置。

步骤二具体包括以下步骤：

(1)插入双液注浆管：先清除管片注浆孔内杂物，拧入变丝接头，安放密封圈和垫圈，拧上防喷压盖；浆液压注前用长45cm自制钢钎穿入注浆孔10凿穿底部砼，插入长2.8m或2.3m的双液注浆管，插入土体深度2.3或1.8m。

(2)注浆压力的计算：p＝γh/980+(0.12～0.13)

式中：p浆液出口压力(MPa)、h隧道上部覆土厚度(m)、γ覆土层的平均容重(KN/m³)

注浆压力可取大于静止水土压力0.1～0.2MPa，并避免浆液进入盾构机的土仓中，在实际掘进中将不断调整。由于是从盾尾圆周上的多个点同时注浆，上部每孔的压力应比下部每孔的压力略小0.05～0.10MPa。根据地质和隧道的覆土厚度情况，注浆压力在砂性土中一般为0.2～0.5MPa，在软粘土中一般为0.2～0.3MPa。若注浆区域上方有构筑物时，注浆压力不得大于超载压力，宜采用双液注浆，注浆时应严密监测地表变形。

(3)浆液拌制：浆液采用水泥加水玻璃双浆液，注浆的浆液要有一定的粘度，凝固要快，收缩要小，对土体的加固作用明显；双浆液采取的配合比为：水：水泥：水玻璃＝0.6：1.0：0.5。由于本次注浆须间歇性压住，故每次拌制的浆液满足本次注浆量足以，避免因间歇时间过程导致浆液长时间静止而发生初凝；浆液储存设备要经常清洗。

(4)施工准备：垂直吊装采用25T吊车将水泥、水玻璃等材料吊入井下，人工用手推车将水泥、水玻璃等材料运至工作面，堆码整齐，准备好注浆材料；检查搅拌机、注浆泵是否正常，保证其能正常工作；检查注浆管路，确保管路畅通；检查压力显示系统，确保其无误。

步骤三具体包括以下步骤：

(1)接好注浆管路、压力表；将拌制好的浆液放到储浆罐中，并启动搅拌器搅拌浆液；将水泥浆液管路和水玻璃管路放置到相应的液体储存罐内，开启注浆泵，打开管片连接球阀，然后开启水泥浆管路球阀约10s后，同时开启水玻璃球阀，进行双浆液压注，每次浆液压住完成后，及时清洗拌浆、注浆设备和管路，注浆结束后，根据浆液凝固时间快慢拆除注浆管路，并及时拧紧闷头。

(2)第一阶段注浆：在衬砌左右两侧，即B2隧道衬砌块4、L2隧道衬砌块5、L1隧道衬砌块7、B1隧道衬砌块8的注浆孔中注浆，注浆深度为2.5m，注浆层厚度为0.8m，导管端部留注浆孔。注浆流量控制在90L/Min左右，每注浆1Min后，将双液注浆管往外抽拔30cm，再注浆，每次拌浆约0.2m³，拔管两次全部压注完。形成第一阶段注浆加固层1，为后续的横断面变形整治提供反力支撑层。

(3)第二阶段注浆：在衬砌的上下注浆深度2.5m，加固层为0.8m，与第一阶段注浆形成外层加固闭合环箍；

进一步，在隧道衬砌左右两侧注浆，初始注浆深度为1.7m，注浆流量控制在90L/Min左右，每注浆1Min后，将双液注浆管往外抽拔30cm，再注浆，每次拌浆约0.2m³，实际实施过程中拔管两次注浆后监测数据表明隧道横断面变形恢复正常，因此停止注浆；通过第二阶段注浆，形成外层加固环箍，在第一阶段注浆形成的支撑反力层的限制下，通过侧向注浆压力横向挤压管片，初步治理隧道横断面变形。

(4)第三阶段注浆：在第二阶段注浆的基础之上，通过所有注浆孔对第二阶段形成的闭环内的剩余土体进行注浆，与第二阶段注浆层形成第三阶段注浆的闭合箍环；注浆流量控制在90L/Min左右，每注浆1Min后，将双液注浆管往外抽拔30cm，再注浆，每次拌浆约0.2m³，拔管两次后完成剩余土体加固；形成第三阶段注浆加固层3，在前两层加固环的约束下，注浆挤压周围土体产生的支撑反力进一步完成横断面变形的整治工作。

(5)管路清洗。压浆结束后以及超过20min停顿不注浆时，应及时通过压注清水对管路进行清洗，避免堵管。

上述对实施例子的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例进行各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。