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摘要：盾构段出现盾构尾后形成盾构尾，环状间隙后的段围岩现在处于无支撑状态，如果后壁同步注浆加固质量差，围岩应力分布不均匀，由于岩体的位移导致应力释放，触发地面建筑物和构筑物的沉降变形或隧道位移。反之，如果墙后同步注浆加固质量较好，则注浆体可以起到临时支护的作用，当强度上升到一定程度时，可以与管段一起抵抗围岩的应力和变形，并与围岩结合成一个整体，形成新的应力平衡体，防止地面下沉。
关键词：地铁盾构；同步注浆；加固质量；控制措施
1影响同步注浆加固质量的因素分析
1.1注浆材料及其配比
注浆材料及其配比不同，形成的浆液在强度、流动性、充填能力、凝结时间、收缩率等方面存在较大差异，直接影响同步注浆加固质量。如果注浆材料及其配比选择不当，同步注浆加固质量差，浆液不能起到稳定管段的作用，导致管段浮沉，可能造成施工安全问题。
1.2同步注浆量
在盾构掘进过程中，管片脱离盾构尾部，在管片壁后形成较大的环形间隙，需要用浆液填充。如果同步注浆足够，管段后壁环形间隙不能充分填充，管段带浆不能充分，不能形成整体支撑结构，因而不能约束地层位移，扰动地层形成地表沉降现象，造成路面开裂，管道损坏，比如建筑物下沉的安全问题。如果同步注浆量超过原有环形间隙的土体积，当注浆压力远远超过该位置的静水和土压力时，很容易造成地表抬升等安全问题。
1.3同步注浆压力
同步注浆形成中的注浆压力应大于此时静水压力与土压力之和，但注浆压力不宜过高。如果注浆压力过大，可能会破坏原有围岩的稳定结构，导致地表抬升变形，甚至在软土浅层出现注浆。同时，由于注浆压力过高，可能会使管段发生应力集中，导致管段错位变形，影响管段形成姿态。如果注浆压力过低，浆液充填速度慢，充填路径短，浆液不能延伸到形成空隙，造成段与浆液夹杂物或浆液与土层之间的空隙，在释放地层应力的过程中容易产生地表沉降、变形等问题。
1.4同步注浆施工流程
同步注浆施工流程的合理性是保证注浆施工质量的关键。同步注浆施工流程是根据工程实践总结出来的，不一定适应所有的施工环境，其施工流程还应根据具体的施工环境进行优化与提高。科学合理的施工流程能够提高生产效率和质量，而照搬原有的施工流程不一定符合预期的施工要求，甚至会起到相反的作用。
2同步注浆加固质量的控制
2.1同步注浆材料选择的确定
注浆材料应根据工程地质条件、隧道条件和工程环境来选择。同时，灌浆材料应满足强度、流动性、充填能力、凝结时间、收缩率等施工要求。本研究通过对比水泥单浆和水泥-水玻璃双浆的性能，发现水泥-水玻璃双浆流动性差，容易导致管道堵塞，且价格昂贵；相比之下，水泥单浆具有充填性好、强度高、收缩率低、价格低廉等优点。考虑到施工安全、经济、地层适应性等因素，本研究采用成熟的工程技术，广泛使用水泥单浆作为同步注浆材料。
2.2确定同步注浆材料的配合比设计
注浆材料配比的准确性直接影响浆液的性能，选择最优配比可以明显提高浆液的性能，提高段背注浆质量。鉴于浆液充填能力、流动性、凝结时间、固结强度是影响段后加固注浆质量的关键因素，本研究将浆液充填能力、流动性、凝结时间、固结强度作为判断浆液配比精度的主要指标，通过调整不同材料的单位体积单液比对水泥浆进行性能试验，最终确定满足最佳性能的同步灌浆材料的最佳浆液比。
2.3同步注浆量的确定
2.3.1注浆量的理论计算
同步注浆用来填充盾构机的刀盘与管片外径所产生的环形间隙，因此理论注浆量应等于环形间隙的体积，本研究采用的理论计算公式为
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（1）式中：V为理论环形注浆量；L为环宽；D1为开挖直径；D2为管片外径。
2.3.2注浆量的经验修正
由于盾构机穿越的地层较为复杂，盾构掘进过程中理论出土量与实际出土量存在偏差，所以根据施工经验，一般盾构机每环的实际出土量应控制在理论值的95%~110%，而实际注浆量的大小应根据实际出土量调整为理论值的1~1.25倍，以补充围岩间隙，使同步注浆量能够充分地填充环形间隙。本研究根据现场测试，确定实际注浆量随实际出土量的变化关系，并得出对应的调整系数，再结合注浆量的理论计算公式，得出注浆量的经验修正值。当然，具体的调整系数还应结合地层、注浆压力、管片成型质量等来综合确定。
2.4同步注浆压力的确定
2.4.1注浆压力的理论计算
隧道同步注浆地层中浆液压力应大于该点的静止水压与土压力之和，因此本研究首先计算出理论注浆压力。理论注浆压力的公式为
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（2）式中：p为理论注浆压力值；p1为地下水压力；p2为静止土压力；p3为变动土压力；h为地下水位以下的隧道埋深；Ko为静止土压力系数；γ为土的容重；wγ为水的容重；1h为每层土的地下水位埋深；0h为不含水层的厚度。
2.4.2注浆压力的经验确定
由于土质、地下水深度等施工参数不同，理论计算公式确定的注浆压力只能代表某一点的情况，不能普遍适用。为了保证注浆压力的合理性，将理论计算的注浆压力作为盾构掘进区间节点的控制值。在掘进过程中，根据盾构机注浆压力控制室反馈的数据对注浆压力进行调整，实现注浆压力随掘进进度的动态调整。根据施工经验可知，最终注浆压力是在理论计算的注浆压力基础上再增大20~100kPa，下部每孔压力比上部每孔压力大500~1000kPa。
2.5施工流程的质量控制
施工流程的质量控制是保证施工质量的关键。为提高隧道区间的同步注浆质量，本研究从注浆系统和注浆分析两方面进行控制，根据同步注浆流程和每个环节的质量控制指标可知，美旗站—水口站区间前100环成型隧道质量验收是合格的，满足施工质量要求。同步注浆施工流程如图1所示。
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图1同步注浆施工流程
结束语
在分析盾构隧道同步注浆目的的基础上，从同步注浆材料选择、主要技术参数设置、施工工艺优化等方面进行综合控制，确保同步注浆各环节的施工质量。分析得出以下结论：
1）水泥单浆体适用于软弱富水地层，具有充填性好、强度高、收缩率低、价格低廉、技术成熟等优点；
2）同步注浆量和注浆压力应以理论计算为基础，并根据施工经验进行适当调整。一般在理论值的基础上增加20~100kPa；
3）从注浆系统和注浆分析两个方面对施工质量进行控制，根据设计的同步注浆过程及相应环节的质量控制标准，提高同步注浆加固的质量。
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