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【摘 要】 随着城市现代化建设的不断发展需要，地铁的出现给人们的出行带来了极大的方便。然而在地铁的施工中，水的治理问题仍是困扰城市地铁暗挖隧道施工中所面临的难题之一。水不仅危及掌子面开挖作业的安全，同样也威胁到地面建筑物的安全。面对富水砂层及软弱破碎层，如何进行掌子面加固及止水是施工的关键。基于此，文中笔者就深孔注浆技术的工艺原理、工艺流程及工艺方法进行了简要的介绍。
【关键词】 深孔注浆;地铁;暗挖地铁隧道
一、前言
在所有的地铁事故中，基本上70%的事故原因都和水有关联。比如开挖过程中涌水、或是基础泡软拱顶沉降侵限、周边建筑物沉降开裂、管线拉裂等等。水不仅危及施工过程中人员、设备的安全，也影响后续隧道运营的质量，同样也影响周边建筑物的安全。
二、深孔注浆工艺原理及适用条件
1、工艺原理
深孔注浆原理：深孔注浆主要采用水钻的形式以对前方土体最小的扰动形式进行钻孔，并采用高压注浆，将岩层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其凝固，达到改变围岩的目的，浆液的特性是使围岩岩层黏结力（C）、内摩擦角值（φ）、地层黏结强度以及密实度增加，起到加固的作用。颗粒间隙中充满了不流动且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成具有一定强度和止水效果的地下连续注浆防护体，达到加固和止水的预防作用。
2、工艺适用条件
深孔注漿属于特殊的超前注浆施工工艺，主要使用于以下几种施工环境：
（1）隧道下穿及侧穿既有建筑物、重要城市管线及河流;
（2）隧道开挖土体稳定性较差，普通超前注浆无法满足正常开挖要求;
（3）隧道开挖中土体含水量较大，极易引发流砂及泥浆现象的地质;
（4）隧道开挖中突遇涌水及大面积塌方，可能导致前方地体疏松及存在空洞，采用深孔注浆止水加固。
3、注浆浆液的选择
施工前应根据深孔注浆加固目的及地质水文条件、环境条件正确定位注浆预期效果，由此基点出发再合理选择浆液类型。下面列举几种常用的浆液。
（1）水泥水玻璃双液浆
水泥水玻璃双液浆主要应用于地质情况较差、含水量较大但无明水流及水囊，即极易产生频繁塌方及降水效果不明显;下穿重要城市管线及侧穿既有建筑物的施工区域。浆液凝固时间在5分钟之内。具体施工时可根据地层条件添加调节浆液凝结时间和可注性的外加剂。
（2）止水化学浆
止水化学浆由水玻璃溶液和磷酸溶液组成，主要应用于渗水较为严重可能存有水囊的施工区域，对施工掌子面拱部及上、下台阶交接处的渗水及渗水引起的流砂、泥浆的处理效果较为明显。浆液凝固时间在5秒钟之内。
（3）超细水泥水玻璃双液浆
超细水泥水玻璃双液浆主要应用于下穿重要既有建筑物或管线含水量较大的粘土、粉土、粉细砂等地层。浆液凝固时间在5min之内。
（4）水泥浆+12%微膨胀剂
水泥浆+微膨胀剂浆液主要应用于因塌方或涌水引起的底层空洞填充及疏松土体的加固，有效控制地表及各种管线的沉降。加入微膨胀剂量为水泥重量的12%。
三、深孔注浆施工工艺流程及工艺特点
1、深孔注浆工艺流程
2、TGRM深孔注浆机理及工艺特点
TGRM是该注浆工艺中采用的特殊注浆材料的名称，该注浆材料是专为地下工程注浆施工而发明的。TGRM深孔注浆工艺由于其浆液的独特性，特别适合城市隧道下穿道路、管线及既有构筑物的超前加固施工。由于隧道开挖时对道路和管线（给水管和燃气管）下沉控制的严格要求，注浆材料采用TGRM水泥基特种灌浆料，因为该浆液具有以下特点，能有效地控制地表的下沉。
1、耐久性：该注浆材料主要成分为无机的硫铝酸岩水泥，外加多种特种外加剂组成，为永久性注浆加固浆液，可满足工程10年的使用寿命要求。能有效地控制地表在隧道开挖过后的继续下沉问题。
2、早强性：该种浆液在水灰比1∶1的使用条件下，浆液2h的强度可达到2MPa，24h的强度可达到10MPa以上，使隧道被注浆加固后，几乎不需要时间等待浆液的强度即可实现开挖施工，有效地提高到了施工效率。
3、微膨胀性：与普通水泥浆液凝结固化体积收缩相比，该种浆液在注入地层固化的过程中浆块具有1%～2%的膨胀率，能有效地填补隧道在开挖过程中对土体的扰动而引起的地表下沉。
4、抗分散性：浆材在生产过程中被加入了适当的絮凝剂，使浆液具有一定的抗分散性，该性能的特点是能有效地防止地下水流对浆液的冲散，控制注浆范围、节省注浆材料，对地下水位较高和水流较强的地层具有较好的适用性。
5、与其他浆液的对比：TGRM浆液同时具有耐久性和早强性的特点，解决了双重管使用的双液浆（WSS和CS浆）性能不耐久（仅3～7d）和浆块强度过低的缺点，进而也解决了使用双液浆加固的隧道开挖通过后地表持续下沉的问题（随着双液浆强度丧失，浆液从隧道周围土层渗出，地表持续下沉，时间长达3～4个月，累计下沉量很大）。
6、与其他浆液的对比：TGRM浆液微膨胀性和抗分散性的特点，解决了普通水泥浆在固化时浆块收缩进而引起地表下沉和地下水位偏高时浆液扩散无法有效控制的问题，同时也克服了水泥浆固化时间较长、注浆后需等待时间开挖，以及浪费功效等问题。
四、施工方法及工艺要求
1、注浆范围的确定
TGRM前进式深孔注浆每循环施做长度为12m，开挖10m，留2m作为下一循环施工的止浆岩盘。注浆施工前掌子面需喷射30cm的网喷混凝土封闭。
2、钻孔、注浆施工
钻孔施工前必须封闭掌子面，施作止浆墙，以防止在注浆时漏浆。钻孔在掌子面范围内进行布设，根据浆液扩散范围确定其角度及长度。 （1）定孔位：按照图纸要求，在掌子面标示出孔口位置。钻孔角度根据现场具体情况调整;孔位偏差不得大于20mm，钻孔角度偏差不得大于1°。在凿孔定点上，施工人员要严格按照辐射角度要求进行钻孔注浆;钻孔深度和角度根据技术交底现场确定。
（2）钻机就位：参照设计图纸要求，严格掌握钻杆深度，要慢速运转;掌握地层对钻机的影响情况，以确定该地层条件下的钻进参数;密切观察溢水出水情况，出现大量溢水时应立即停钻，分析清楚实际原因后方可继续施工。
（3）提升钻杆：严格控制提升速度，每次回退出长度不大于20cm，勻速上升。回退出孔的钻杆应及时清洗，以备后用。
（4）浆液配比：采用计量准确的计量工具，按照设计配方配料。
（5）注浆：根据要求，严格控制每孔注浆量、提升速度、注浆压力，将压力控制在0.15～0.75MPa之间（可以根据现场情况进行调整）。注浆时还应密切关注浆液流量，当压力突然上升、下降、浆液溢出时应立即停止注浆，必须查明异常原因，采取必要的措施（调节注浆参数、移位、打斜孔等方式）后方可继续注浆。
五、深孔注浆效果的检验
深孔注浆完成后，在隧道正式开挖前，需进行钻芯取样测定抗压强度，加固后的土体强度需达到1.5MPa以上;如未达要求，需补充注浆。通过注浆后的情况可以看到，掌子面不仅没有出现渗漏水情况，土体的强度也大大增加，必须采用风镐进行破除开挖。通过TGRM注浆顺利通过了填石层、富水砂层，并且通过全断面TGRM深孔注浆也顺利穿越了次高压燃气管、水塔等重要建筑物，做到了没有出现一例透水、坍塌事故，同时也大大缩短了工期，为整个工程创下了良好的经济效益和社会效益。
六、结语
综上所述，采用深孔注浆后，土体强度大大增加，后续施工未出现塌方现象，施工连续，窝工情况减少，有效控制了施工成本。另外，深孔注浆可以极大程度地控制开挖面的渗水问题，有效避免因地质水文等不利条件引起的涌水塌方，保证工程进度。
参考文献：
[1]雷震宇，郭庆海，周顺华：《大跨度浅埋暗挖隧道拆撑的数值模拟》，《地下空间与工程学报》，2005年02期
[2]张鹏飞，璩继立：《北京地铁暗挖隧道全断面注浆加固技术》，《山西建筑》，2011年04期
[3]宫建岗：《地铁区间隧道穿越京山铁路施工控制技术》，《石家庄铁道学院学报（自然科学版）》，2010年01期
【关键词】 深孔注浆;地铁;暗挖地铁隧道
一、前言
在所有的地铁事故中，基本上70%的事故原因都和水有关联。比如开挖过程中涌水、或是基础泡软拱顶沉降侵限、周边建筑物沉降开裂、管线拉裂等等。水不仅危及施工过程中人员、设备的安全，也影响后续隧道运营的质量，同样也影响周边建筑物的安全。
二、深孔注浆工艺原理及适用条件
1、工艺原理
深孔注浆原理：深孔注浆主要采用水钻的形式以对前方土体最小的扰动形式进行钻孔，并采用高压注浆，将岩层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其凝固，达到改变围岩的目的，浆液的特性是使围岩岩层黏结力（C）、内摩擦角值（φ）、地层黏结强度以及密实度增加，起到加固的作用。颗粒间隙中充满了不流动且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成具有一定强度和止水效果的地下连续注浆防护体，达到加固和止水的预防作用。
2、工艺适用条件
深孔注漿属于特殊的超前注浆施工工艺，主要使用于以下几种施工环境：
（1）隧道下穿及侧穿既有建筑物、重要城市管线及河流;
（2）隧道开挖土体稳定性较差，普通超前注浆无法满足正常开挖要求;
（3）隧道开挖中土体含水量较大，极易引发流砂及泥浆现象的地质;
（4）隧道开挖中突遇涌水及大面积塌方，可能导致前方地体疏松及存在空洞，采用深孔注浆止水加固。
3、注浆浆液的选择
施工前应根据深孔注浆加固目的及地质水文条件、环境条件正确定位注浆预期效果，由此基点出发再合理选择浆液类型。下面列举几种常用的浆液。
（1）水泥水玻璃双液浆
水泥水玻璃双液浆主要应用于地质情况较差、含水量较大但无明水流及水囊，即极易产生频繁塌方及降水效果不明显;下穿重要城市管线及侧穿既有建筑物的施工区域。浆液凝固时间在5分钟之内。具体施工时可根据地层条件添加调节浆液凝结时间和可注性的外加剂。
（2）止水化学浆
止水化学浆由水玻璃溶液和磷酸溶液组成，主要应用于渗水较为严重可能存有水囊的施工区域，对施工掌子面拱部及上、下台阶交接处的渗水及渗水引起的流砂、泥浆的处理效果较为明显。浆液凝固时间在5秒钟之内。
（3）超细水泥水玻璃双液浆
超细水泥水玻璃双液浆主要应用于下穿重要既有建筑物或管线含水量较大的粘土、粉土、粉细砂等地层。浆液凝固时间在5min之内。
（4）水泥浆+12%微膨胀剂
水泥浆+微膨胀剂浆液主要应用于因塌方或涌水引起的底层空洞填充及疏松土体的加固，有效控制地表及各种管线的沉降。加入微膨胀剂量为水泥重量的12%。
三、深孔注浆施工工艺流程及工艺特点
1、深孔注浆工艺流程
2、TGRM深孔注浆机理及工艺特点
TGRM是该注浆工艺中采用的特殊注浆材料的名称，该注浆材料是专为地下工程注浆施工而发明的。TGRM深孔注浆工艺由于其浆液的独特性，特别适合城市隧道下穿道路、管线及既有构筑物的超前加固施工。由于隧道开挖时对道路和管线（给水管和燃气管）下沉控制的严格要求，注浆材料采用TGRM水泥基特种灌浆料，因为该浆液具有以下特点，能有效地控制地表的下沉。
1、耐久性：该注浆材料主要成分为无机的硫铝酸岩水泥，外加多种特种外加剂组成，为永久性注浆加固浆液，可满足工程10年的使用寿命要求。能有效地控制地表在隧道开挖过后的继续下沉问题。
2、早强性：该种浆液在水灰比1∶1的使用条件下，浆液2h的强度可达到2MPa，24h的强度可达到10MPa以上，使隧道被注浆加固后，几乎不需要时间等待浆液的强度即可实现开挖施工，有效地提高到了施工效率。
3、微膨胀性：与普通水泥浆液凝结固化体积收缩相比，该种浆液在注入地层固化的过程中浆块具有1%～2%的膨胀率，能有效地填补隧道在开挖过程中对土体的扰动而引起的地表下沉。
4、抗分散性：浆材在生产过程中被加入了适当的絮凝剂，使浆液具有一定的抗分散性，该性能的特点是能有效地防止地下水流对浆液的冲散，控制注浆范围、节省注浆材料，对地下水位较高和水流较强的地层具有较好的适用性。
5、与其他浆液的对比：TGRM浆液同时具有耐久性和早强性的特点，解决了双重管使用的双液浆（WSS和CS浆）性能不耐久（仅3～7d）和浆块强度过低的缺点，进而也解决了使用双液浆加固的隧道开挖通过后地表持续下沉的问题（随着双液浆强度丧失，浆液从隧道周围土层渗出，地表持续下沉，时间长达3～4个月，累计下沉量很大）。
6、与其他浆液的对比：TGRM浆液微膨胀性和抗分散性的特点，解决了普通水泥浆在固化时浆块收缩进而引起地表下沉和地下水位偏高时浆液扩散无法有效控制的问题，同时也克服了水泥浆固化时间较长、注浆后需等待时间开挖，以及浪费功效等问题。
四、施工方法及工艺要求
1、注浆范围的确定
TGRM前进式深孔注浆每循环施做长度为12m，开挖10m，留2m作为下一循环施工的止浆岩盘。注浆施工前掌子面需喷射30cm的网喷混凝土封闭。
2、钻孔、注浆施工
钻孔施工前必须封闭掌子面，施作止浆墙，以防止在注浆时漏浆。钻孔在掌子面范围内进行布设，根据浆液扩散范围确定其角度及长度。 （1）定孔位：按照图纸要求，在掌子面标示出孔口位置。钻孔角度根据现场具体情况调整;孔位偏差不得大于20mm，钻孔角度偏差不得大于1°。在凿孔定点上，施工人员要严格按照辐射角度要求进行钻孔注浆;钻孔深度和角度根据技术交底现场确定。
（2）钻机就位：参照设计图纸要求，严格掌握钻杆深度，要慢速运转;掌握地层对钻机的影响情况，以确定该地层条件下的钻进参数;密切观察溢水出水情况，出现大量溢水时应立即停钻，分析清楚实际原因后方可继续施工。
（3）提升钻杆：严格控制提升速度，每次回退出长度不大于20cm，勻速上升。回退出孔的钻杆应及时清洗，以备后用。
（4）浆液配比：采用计量准确的计量工具，按照设计配方配料。
（5）注浆：根据要求，严格控制每孔注浆量、提升速度、注浆压力，将压力控制在0.15～0.75MPa之间（可以根据现场情况进行调整）。注浆时还应密切关注浆液流量，当压力突然上升、下降、浆液溢出时应立即停止注浆，必须查明异常原因，采取必要的措施（调节注浆参数、移位、打斜孔等方式）后方可继续注浆。
五、深孔注浆效果的检验
深孔注浆完成后，在隧道正式开挖前，需进行钻芯取样测定抗压强度，加固后的土体强度需达到1.5MPa以上;如未达要求，需补充注浆。通过注浆后的情况可以看到，掌子面不仅没有出现渗漏水情况，土体的强度也大大增加，必须采用风镐进行破除开挖。通过TGRM注浆顺利通过了填石层、富水砂层，并且通过全断面TGRM深孔注浆也顺利穿越了次高压燃气管、水塔等重要建筑物，做到了没有出现一例透水、坍塌事故，同时也大大缩短了工期，为整个工程创下了良好的经济效益和社会效益。
六、结语
综上所述，采用深孔注浆后，土体强度大大增加，后续施工未出现塌方现象，施工连续，窝工情况减少，有效控制了施工成本。另外，深孔注浆可以极大程度地控制开挖面的渗水问题，有效避免因地质水文等不利条件引起的涌水塌方，保证工程进度。
参考文献：
[1]雷震宇，郭庆海，周顺华：《大跨度浅埋暗挖隧道拆撑的数值模拟》，《地下空间与工程学报》，2005年02期
[2]张鹏飞，璩继立：《北京地铁暗挖隧道全断面注浆加固技术》，《山西建筑》，2011年04期
[3]宫建岗：《地铁区间隧道穿越京山铁路施工控制技术》，《石家庄铁道学院学报（自然科学版）》，2010年01期