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【摘 要】 在我国的地下工程建设中，盾构施工技术的应用越来越受到人们的重视。在进行盾构技术施工过程中，应该特别注意盾尾同步注浆的注浆方式和类型，注浆材料的选择及其配比，应该深入了解并分析引起隧道上浮的关键原因，并采取一定的控制措施。
【关键词】 盾构；同步注浆；隧道上浮
引言：
2014年12月28日北京地铁6号线二期等四条地铁新线正式投入运营。地铁在很大程度上缓解了现代城市的交通压力，给人们的生活提供了巨大的便利。本文主要从常用于地铁及隧道工程中的盾构施工技术入手，简单说明了盾构法施工的特点，对盾构注浆需要注意的问题及浆液配置进行了简单的叙述，另外，对隧道上浮的控制进行了简单的探讨。
一、盾构施工技术概述
随着我国城市人口的急剧增长和城市建设的高速发展，下地工程建设成为时代发展的需求，各种地下交通隧道在很大程度上缓解了城市地面的交通压力，给人们的生产生活带来了极大的便利。用于地下工程施工的最常用的方法就是利用盾构机在地面以下挖出隧道。世界上第一条盾构法隧道出现在英国，距今已经将近两个世纪。随着社会科技的不断发展和盾构施工的不断更新，盾构挖掘机及其相关的一套施工技术和施工工艺流程日趋成熟，成为进行地下工程施工的主要手段。
（一）盾构法施工的特点
采用盾构法施工受外界季节、气候以及地面地形等因素的影响较小，地下工程在盾构的支护进行地面以下的隧道施工，不会受到地面河道、山川、航运、交通等的干扰，也不会受到各种不利地面施工的气候因素等的影响；盾构施工经过长期的发展和演变逐渐实现了智能化、自动化、信息化，实现了远程控制操作，大大降低了劳动强度，加快了施工进度；盾构法在松软地层中施工挖掘较大、较深的隧道更加具有明显的优势。但是盾构机的造价比较大，在施工过程中涉及到的施工工艺和流程比较复杂，此外，盾构施工还需要多种难度较大的施工技术相互配合同时施工。
（二）盾构法施工应注意的问题
采用盾构法进行地下施工时应该注意地层位移的问题。由于盾构管片外壁和内壁之间存在一定的空隙，当管片脱离盾尾时势必会造成地面的变形，引起隧道的结构产生一定的位置，常常引发一系列的不良后果，甚至产生重大事故。因此必须采取一定的盾尾注浆技术，将管片脱离盾尾时产生的空隙进行有效的填充，才能减少对隧道稳定性的影响。在对盾尾进行注浆施工时，应该充分了解地下工程的地质条件、施工条件等，确定适合的注浆方式和工艺流程，同时还应该合理确定注浆材料的选择、成分配比，设计合理的注浆位置，保证适宜的注浆压力和注浆量等。任何一个环节出现问题，都可能导致地下工程出现质量问题。
二、注入浆液配置
对盾构管片与盾尾之间的空隙进行注浆，注浆材料的选择和配比直接影响着注浆的效果和隧道的上浮。通过对注浆材料进行一系列的试验，如强度试验、密度试验、坍落度试验、稠度试验、泌水率试验、固结压缩试验、直接剪切试验、抗冲刷试验、PH值试验等，可以得出以下结论：（1）如果想要使注入的浆液达到一定的稠度要求和保水性能，可以适当增加膨润土的含量，膨润土在一定程度上能够抑制浆液的流动性能，使浆液的泌水率得以降低。（2）如果想要使注入浆液的坍落度达到要求，可以适量降低粉煤灰的含量，增加适量黄砂，以抑制浆液流动，同时降低浆液的稠度和坍落度。（3）想要增加注入浆液的抗压强度和压缩模量，可以通过增加粉煤灰代替石灰膏的方法来实现。（4）为了增加砂浆尤其是膨润土砂浆的流动性能，可以添加适量的泵送剂，能够达到很好的效果。（5）NaOH能够使注入浆液的强度变小，但是使用其作为外加剂能够大大提高和改善盾构管路的易清洗性能。
三、隧道上浮控制分析
（一）同步注浆控制
在地下工程的含水层中，盾构管片由于处于挖掘过程中圆形坑道的液体中，盾构管片随时会发生上浮现象。这就必须采取一定的措施对盾构管片脱离盾尾之后进行适当的约束，一般情况下，应该在管片在适当长度内受到盾尾32根M30刚性连接的弯螺栓约束的时间段内，及时向盾尾管片的空隙内注入一定材料及配合比的浆液，从而将管片适当固定。
利用同步注入惰性浆液填充盾构管片之间的空隙，惰性浆液由于很难被水稀释，这样就阻碍了流体向上运动的贯通力，最终达到减小隧道浮力的目的。应该试验分析并确认注入浆液的初凝时间、凝固早期填充强度以及浆液的填充性能，综合考虑在一定时间内浆体的流失程度，按照最近的配比结合，使隧道管片与围岩在盾构掘进过程中形成一个统一的整体，保证盾构管片的稳定，降低隧道上浮。
同步注浆就是在盾构机挖掘隧道的过程中将浆液同步注入到盾构管片空隙中。在同步注浆的过程中，应该把握注浆的速度和控制力度，使浆液均匀、准确地注入空隙内，避免浆液在某段或某环出现注入过多或注入不足的现象。
如果浆液配比没有严格按照其程序和材料比例进行，有可能使浆液进入盾构尾部的钢丝刷进而使其变形。尽管盾构尾部钢丝刷变形能够导致盾构尾部的浆液泄漏，但是它能比较有效地控制隧道的上浮。为了避免盾构尾部钢丝刷的变形，可以采用注浆孔进行注浆。如图1所示。
如果隧道的上浮范围和程度都比较大时，一方面可以采取一定的手段加大隧道拱顶的压力，靠外部强制作用减小隧道的上浮，另一方面可以通过补充注入适当的浆液来控制隧道的上浮。一般可以选择双液浆的方式进行注浆，对于隧道上浮情况严重的，可以选用防水效果突出的聚胺脂作为注浆材料。图2为某隧道补充注浆量与盾构管片上浮量的关系图。
（二）成型管片上浮数据
在进行盾构挖掘施工过程中，根据地层情况及时跟进成型隧道数据，摸清管片上浮数据规律调整盾构机姿态。盾构成型管片上浮受到很多因素的影响，如衬背注浆质量、工程水文地质、盾构姿态控制等等。其中能对隧道抗浮发挥重要作用的是盾尾注浆质量。成型管片上浮后如果想要将数据调整下来是十分困难的。这时候通过在隧道底部泄压的效果十分微弱，如果成型管片上浮数据很大，导致隧道上浮量也很大，则应该及时调坡调线。
（三）盾构姿态控制
在使用盾构机进行挖掘工作过程中，尽量使挖掘机的行进姿态保持较小幅度的摆动，以保证管片受到均匀的环面荷载，减少周围土体对盾构施工的干扰作用。盾构机尽量沿着隧道的轴线进行小范围内蛇形行进，尽量控制在规范要求的水平和直线的偏差范围以内，在掘进工作中及时发现盾构机是否产生过大偏差并采取相应的措施进行纠正。
（四）管片姿态控制
在进行盾构施工过程中，可以根据以往的施工经验分析计算出隧道的上浮量，然后再对盾构机的管片进行适当的调整。相关公式为：
隧道平均上浮量-盾构推进轴线降低量<±70mm
在盾构掘进过程中，机械推进的轴线一般而言降低量为50mm，盾构的环管片之间高差不能超过10mm，每次掘进工作开始前和结束后都应该对管片的连接螺栓进行紧固。
（五）掘进速度控制
在盾构挖掘隧道过程中，为了尽量减小隧道上浮影响，还应该注意同步注浆过程中的掘进速度，以保证浆液及时稳定地发挥作用。一般而言，盾構机的掘进速度在1.5～2.5cm/min为宜。
（六）隧道防渗漏
在盾构挖掘隧道过程中，一旦盾尾出现浆液渗漏的现象，将会造成严重的后果。因此在掘进过程中，应该严格按照各种规范和标准进行操作，可以通过使用二道止水钢刷和将油脂注于盾尾外壳的方法尽最大可能减少盾尾的浆液渗漏。
四、结语
在盾构掘进隧道施工过程中，盾构尾部的同步注浆是一个关键的环节，对隧道的上浮有重要影响。在施工中应该综合运用各种合理准确的方法进行预测和计算。
参考文献：
[1]刘建航，候学渊.盾构法隧道.北京：科学出版社，1991
[2]周文波.盾构法隧道施工技术及应用.北京：中国建筑工业出版社，2004
[3]张庆贺，朱合华，庄荣.地铁与轻轨.北京：人民交通出版社，2002
[4]张凤祥，朱合华，傅德明.盾构隧道.北京：人民交通出版社，2004
[5]邹种.盾构隧道同步注浆技术.现代隧道技术，2003，vol.40（1）：26-30
【关键词】 盾构；同步注浆；隧道上浮
引言：
2014年12月28日北京地铁6号线二期等四条地铁新线正式投入运营。地铁在很大程度上缓解了现代城市的交通压力，给人们的生活提供了巨大的便利。本文主要从常用于地铁及隧道工程中的盾构施工技术入手，简单说明了盾构法施工的特点，对盾构注浆需要注意的问题及浆液配置进行了简单的叙述，另外，对隧道上浮的控制进行了简单的探讨。
一、盾构施工技术概述
随着我国城市人口的急剧增长和城市建设的高速发展，下地工程建设成为时代发展的需求，各种地下交通隧道在很大程度上缓解了城市地面的交通压力，给人们的生产生活带来了极大的便利。用于地下工程施工的最常用的方法就是利用盾构机在地面以下挖出隧道。世界上第一条盾构法隧道出现在英国，距今已经将近两个世纪。随着社会科技的不断发展和盾构施工的不断更新，盾构挖掘机及其相关的一套施工技术和施工工艺流程日趋成熟，成为进行地下工程施工的主要手段。
（一）盾构法施工的特点
采用盾构法施工受外界季节、气候以及地面地形等因素的影响较小，地下工程在盾构的支护进行地面以下的隧道施工，不会受到地面河道、山川、航运、交通等的干扰，也不会受到各种不利地面施工的气候因素等的影响；盾构施工经过长期的发展和演变逐渐实现了智能化、自动化、信息化，实现了远程控制操作，大大降低了劳动强度，加快了施工进度；盾构法在松软地层中施工挖掘较大、较深的隧道更加具有明显的优势。但是盾构机的造价比较大，在施工过程中涉及到的施工工艺和流程比较复杂，此外，盾构施工还需要多种难度较大的施工技术相互配合同时施工。
（二）盾构法施工应注意的问题
采用盾构法进行地下施工时应该注意地层位移的问题。由于盾构管片外壁和内壁之间存在一定的空隙，当管片脱离盾尾时势必会造成地面的变形，引起隧道的结构产生一定的位置，常常引发一系列的不良后果，甚至产生重大事故。因此必须采取一定的盾尾注浆技术，将管片脱离盾尾时产生的空隙进行有效的填充，才能减少对隧道稳定性的影响。在对盾尾进行注浆施工时，应该充分了解地下工程的地质条件、施工条件等，确定适合的注浆方式和工艺流程，同时还应该合理确定注浆材料的选择、成分配比，设计合理的注浆位置，保证适宜的注浆压力和注浆量等。任何一个环节出现问题，都可能导致地下工程出现质量问题。
二、注入浆液配置
对盾构管片与盾尾之间的空隙进行注浆，注浆材料的选择和配比直接影响着注浆的效果和隧道的上浮。通过对注浆材料进行一系列的试验，如强度试验、密度试验、坍落度试验、稠度试验、泌水率试验、固结压缩试验、直接剪切试验、抗冲刷试验、PH值试验等，可以得出以下结论：（1）如果想要使注入的浆液达到一定的稠度要求和保水性能，可以适当增加膨润土的含量，膨润土在一定程度上能够抑制浆液的流动性能，使浆液的泌水率得以降低。（2）如果想要使注入浆液的坍落度达到要求，可以适量降低粉煤灰的含量，增加适量黄砂，以抑制浆液流动，同时降低浆液的稠度和坍落度。（3）想要增加注入浆液的抗压强度和压缩模量，可以通过增加粉煤灰代替石灰膏的方法来实现。（4）为了增加砂浆尤其是膨润土砂浆的流动性能，可以添加适量的泵送剂，能够达到很好的效果。（5）NaOH能够使注入浆液的强度变小，但是使用其作为外加剂能够大大提高和改善盾构管路的易清洗性能。
三、隧道上浮控制分析
（一）同步注浆控制
在地下工程的含水层中，盾构管片由于处于挖掘过程中圆形坑道的液体中，盾构管片随时会发生上浮现象。这就必须采取一定的措施对盾构管片脱离盾尾之后进行适当的约束，一般情况下，应该在管片在适当长度内受到盾尾32根M30刚性连接的弯螺栓约束的时间段内，及时向盾尾管片的空隙内注入一定材料及配合比的浆液，从而将管片适当固定。
利用同步注入惰性浆液填充盾构管片之间的空隙，惰性浆液由于很难被水稀释，这样就阻碍了流体向上运动的贯通力，最终达到减小隧道浮力的目的。应该试验分析并确认注入浆液的初凝时间、凝固早期填充强度以及浆液的填充性能，综合考虑在一定时间内浆体的流失程度，按照最近的配比结合，使隧道管片与围岩在盾构掘进过程中形成一个统一的整体，保证盾构管片的稳定，降低隧道上浮。
同步注浆就是在盾构机挖掘隧道的过程中将浆液同步注入到盾构管片空隙中。在同步注浆的过程中，应该把握注浆的速度和控制力度，使浆液均匀、准确地注入空隙内，避免浆液在某段或某环出现注入过多或注入不足的现象。
如果浆液配比没有严格按照其程序和材料比例进行，有可能使浆液进入盾构尾部的钢丝刷进而使其变形。尽管盾构尾部钢丝刷变形能够导致盾构尾部的浆液泄漏，但是它能比较有效地控制隧道的上浮。为了避免盾构尾部钢丝刷的变形，可以采用注浆孔进行注浆。如图1所示。
如果隧道的上浮范围和程度都比较大时，一方面可以采取一定的手段加大隧道拱顶的压力，靠外部强制作用减小隧道的上浮，另一方面可以通过补充注入适当的浆液来控制隧道的上浮。一般可以选择双液浆的方式进行注浆，对于隧道上浮情况严重的，可以选用防水效果突出的聚胺脂作为注浆材料。图2为某隧道补充注浆量与盾构管片上浮量的关系图。
（二）成型管片上浮数据
在进行盾构挖掘施工过程中，根据地层情况及时跟进成型隧道数据，摸清管片上浮数据规律调整盾构机姿态。盾构成型管片上浮受到很多因素的影响，如衬背注浆质量、工程水文地质、盾构姿态控制等等。其中能对隧道抗浮发挥重要作用的是盾尾注浆质量。成型管片上浮后如果想要将数据调整下来是十分困难的。这时候通过在隧道底部泄压的效果十分微弱，如果成型管片上浮数据很大，导致隧道上浮量也很大，则应该及时调坡调线。
（三）盾构姿态控制
在使用盾构机进行挖掘工作过程中，尽量使挖掘机的行进姿态保持较小幅度的摆动，以保证管片受到均匀的环面荷载，减少周围土体对盾构施工的干扰作用。盾构机尽量沿着隧道的轴线进行小范围内蛇形行进，尽量控制在规范要求的水平和直线的偏差范围以内，在掘进工作中及时发现盾构机是否产生过大偏差并采取相应的措施进行纠正。
（四）管片姿态控制
在进行盾构施工过程中，可以根据以往的施工经验分析计算出隧道的上浮量，然后再对盾构机的管片进行适当的调整。相关公式为：
隧道平均上浮量-盾构推进轴线降低量<±70mm
在盾构掘进过程中，机械推进的轴线一般而言降低量为50mm，盾构的环管片之间高差不能超过10mm，每次掘进工作开始前和结束后都应该对管片的连接螺栓进行紧固。
（五）掘进速度控制
在盾构挖掘隧道过程中，为了尽量减小隧道上浮影响，还应该注意同步注浆过程中的掘进速度，以保证浆液及时稳定地发挥作用。一般而言，盾構机的掘进速度在1.5～2.5cm/min为宜。
（六）隧道防渗漏
在盾构挖掘隧道过程中，一旦盾尾出现浆液渗漏的现象，将会造成严重的后果。因此在掘进过程中，应该严格按照各种规范和标准进行操作，可以通过使用二道止水钢刷和将油脂注于盾尾外壳的方法尽最大可能减少盾尾的浆液渗漏。
四、结语
在盾构掘进隧道施工过程中，盾构尾部的同步注浆是一个关键的环节，对隧道的上浮有重要影响。在施工中应该综合运用各种合理准确的方法进行预测和计算。
参考文献：
[1]刘建航，候学渊.盾构法隧道.北京：科学出版社，1991
[2]周文波.盾构法隧道施工技术及应用.北京：中国建筑工业出版社，2004
[3]张庆贺，朱合华，庄荣.地铁与轻轨.北京：人民交通出版社，2002
[4]张凤祥，朱合华，傅德明.盾构隧道.北京：人民交通出版社，2004
[5]邹种.盾构隧道同步注浆技术.现代隧道技术，2003，vol.40（1）：26-30