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【摘要】：本文聚焦于某轨道交通换乘通道的施工挑战与解决方案，重点介绍了全断面注浆技术的应用。针对工程复杂地质条件和施工难点，通过精细的超前钻孔参数设计与孔位布置，结合高效的钻孔、注浆参数优化及压水实验验证，确保了注浆施工的科学性与有效性。采用适宜的浆液材料及制浆工艺，实施后退式分段注浆技术，严格把控注浆结束标准，并通过注浆效果检查确保施工质量。全断面注浆技术的成功应用，显著提升了地层稳定性与防水性能，为类似地下工程提供了宝贵的施工经验与技术参考。

【关键词】：全断面注浆技术；地铁暗挖隧道；技术要点

引言

在地铁暗挖隧道工程中，常遇到富水砂层、断层带等地质难题，这些复杂地层极易引发涌水、塌方等安全事故，对施工安全及进度构成重大威胁。此外，地铁隧道施工还需考虑对周边环境的低干扰，以减少对居民生活和城市基础设施的影响。全断面注浆技术通过高压将可凝固的液体注入地层和结构物空隙中，有效改良地层性能，增强隧道结构的稳定性与防水性，显著降低施工过程中的安全风险。同时，全断面注浆技术还能加快施工进度，降低治理成本，减少施工对周边环境的干扰，为地铁隧道的顺利施工提供有力保障。因此，对该技术进行深入研究和应用分析，对于推动地铁暗挖隧道工程的安全、高效、绿色发展具有重要意义。

1.工程概况

某轨道交通第十三站为明挖地面一层、地下一层（局部地下两层）岛式车站。本站设7个出入口，4个风亭组，1个换乘通道；本站主体结构采用明挖法施工，附属除B号出入口、换乘通道和F、G号出入口过街部分采用暗挖外其余附属结构均采用明挖法施工。其中，换乘通道总长度57.4m，标准段开挖宽度9.8m，开挖高度约7.52m；人防段开挖宽度11.6m，开挖高度约8.72m。暗挖段初支底部距离地面约18m，暗挖段初支顶部覆土约9.28m。暗挖通道初支采用钢格栅+喷混挂网初期支护，采用大管棚+WSS全断面深孔注浆，从换乘通道明挖段向南开挖。暗挖段二衬厚度：标准段底板厚700mm，侧墙及拱部为600mm，人防段底板厚800mm，侧墙及拱部为700mm。

2.重难点分析

第一，换乘通道土层为黏质粉土、粉砂，如何控制暗挖洞内的渗水，保证开挖掌子面稳定，确保沉降可控，预防洞内的涌水涌泥现象，是本次施工管理的重点与难点。注浆过程中需要确保地层的稳定性，防止因注浆压力过大或注浆量不当导致地层失稳。

第二，地下水位位于通道顶部，土层中含水量丰富，普通注浆工艺难以达到封闭土层渗水通道。如何通过全断面注浆封闭洞内地下水，预防洞内的涌水涌泥现象，是本次施工管理的重点与难点。

第三，注浆材料的选择需根据地层特性进行，既要满足加固地层的需求，又要考虑材料的环保性和经济性。注浆过程中需要严格控制注浆压力、注浆量、注浆速度等参数，确保注浆效果达到设计要求。同时，注浆过程中还需进行实时监测，及时调整注浆参数，防止注浆不足或过量。

3.全断面注浆技术的应用

全断面注浆技术是基于在地下工程或隧道开挖过程中，通过预先在开挖面向前钻孔并安设注浆管，将特定配比的浆液（如水泥、膨润土、聚合物等为主要成分的浆液）注入地层或岩体裂隙中。这些浆液具有较高的稠度和粘度，能够有效填充孔隙和裂缝，通过填充、渗透、压密及劈裂等方式，驱赶岩石裂隙中的水、空气后占据其空间位置。待浆液胶凝、固化后，能够显著提高地层的强度和稳定性，增强地层的承载能力和抗渗性能，从而达到加固地层和止水的目的。本文主要对换乘通道wss全断面深孔注浆技术展开要点探讨。

3.1超前钻孔参数设计和孔位布置

（1）注浆区段划分

根据设计图纸及相关施工经验，换乘通道注浆区域主要分为5段，单次加固长度约13～15m，每一注浆段完成后留5m作为下一注浆段的止浆墙。

其中第2-5段注浆长度可根据第1段（试验段）钻孔注浆情况进行优化，适当调整注浆长度，减少注浆区段次数。

（2）终孔间距设计

在多排或多圈注浆孔的设计布局中，应充分利用注浆孔的扩散能力，同时尽量减少钻孔的总数量。设计过程中，必须确保各孔之间不存在衔接不紧密的“空隙区域”，这些区域也被称为“注浆遗漏区”。为了达到最佳的注浆效果，多排或多圈孔的理想布局是呈现等边三角形梅花状排列。通过孔间最优搭接图的计算，注浆孔的最终间距与其扩散半径之间的关系可以表达为：a=√3R。因此，在对多排或多圈注浆孔进行最终设计时，注浆孔之间的间距应当满足以下数学关系式：

a≤√3R，本项目浆液扩散半径取0.7m，孔底间距不大于1.2m。

（3）注浆孔设计

人防段和标准段的注浆范围都为隧道开挖轮廓线以外2.5m，注浆孔自掌子面沿开挖方向，单次最大加固长度约15m；其中人防段通道高8.72米，宽11.6米，布置注浆孔276个，三角盲区补充注浆孔60个（底部20个孔需要原孔位不同角度钻进3次）。标准段通道高7.52米，宽9.8米，布置注浆孔224个，三角盲区补充注浆孔174个（顶、底及侧面72个孔需要原孔位不同角度钻进2-3次）。施工时可根据现场情况加密注浆孔。

（4）断面终孔设计

注浆过程中控制注浆压力在0.3-1.5MPa，浆液扩散半径为0.7m，孔底间距不大于1.2m。沿着纵方向分为5个断面。

3.2钻孔

依据设计图纸指示，在指定区域执行点位布设，利用钻孔机械执行打孔流程。标示出各个钻孔的精确位置，并涂以油漆作为识别标志。随后，对钻杆的倾斜角度及水平方向进行调整，操纵钻机移动，确保钻头精确对准已标记的孔位。

注浆钻孔的开口坐标需精确设定，与设计坐标间的允许误差范围保持在±2cm内，且其倾斜角度需与设计规格相吻合。钻进作业需分段进行，每完成一段即进行一次校验，确保及时修正偏差，最终孔底的位置偏移量需控制在10cm以内。施工顺序由外向内，同一圆周上的钻孔应交错进行。在钻探进程中，若遭遇水流涌出或岩层破碎导致钻头受阻，应立即暂停钻探，待清理孔道后再恢复作业。钻探期间，需详细记录孔内的各种状况，包括岩石脱落、坍塌现象、钻孔堵塞、钻进速度等。

后序孔可检查前序孔的注浆效果，逐步加密注浆。一方面可根据钻孔的情况调整注浆参数，另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求，即可进行下一圈孔的钻进，减少钻孔的工作量，加快施工进度。钻孔时，还要严格作好钻孔记录，包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水的位置、涌水量和涌水压力。

3.3注浆参数

换乘通道土层为黏质粉土、粉砂，结合本工程特点选定普通水泥～水玻璃双液浆为注浆材料。注浆压力是注浆过程中的关键参数之一，它应大于地层的最小主应力和静水压力，以确保浆液能够克服地层阻力，有效扩散并填充裂隙。综合考虑地层性质、注浆孔深度、注浆管直径等因素后，本文注浆终压设计为0.3～1.5MPa。在实际施工中，通常需要通过试验注浆来确定合理的注浆量，以保证注浆效果并避免浪费。综合考虑地层裂隙的发育程度、注浆材料的渗透性、注浆压力等因素后，确定注浆量。注浆速度应适中，过快可能导致浆液流失或扩散不均匀，过慢则可能影响施工效率。注浆速度的选择需根据注浆材料的性质、注浆压力、注浆孔布置等因素综合考虑。本项目注浆参数见表1。

3.4压水实验

在进行注浆前，需将钻孔深达设计标准后，实施压水测试，以此评估现场地质构造，掌握注浆孔各分段岩层的含水特性与透水性能，从而制定出合适的浆液配比方案，并预测浆液消耗量和所需材料数量。压水测试的具体手段选用双栓塞稳态法，将压力表装配于孔口回水管处，测试压力设定为静水压的1.5～2.0倍，即0.3Mpa。测试期间，每10min记录一次流量与压力数据，直至流量与压力趋于平稳状态（即连续四次读取的流量值中，最大值与最小值之差不超过最终值的10%）。

3.5浆液材料及制浆

根据相关工程经验和室内试验，结合本工程特点选定普通水泥～水玻璃双液浆为注浆材料。超细水泥单液浆、特制硫铝酸盐水泥单液浆等作为备选注浆材料。在涌水量相对较小的地质区域，选用常规水泥单液浆作为注浆材料；而对于风化强烈且渗透性不佳的围岩层段，以及作为前期注浆手段以破解坚硬岩体中细小裂隙的情形，超细水泥单液浆则成为首选，其后再行灌注常规水泥浆液以增强效果；面对探孔揭示出较高水压的围岩区域，采用特制的硫铝酸盐水泥单液浆，并搭配超细水泥。位于地下水位中或含水率较大的地层或粉砂层中进行注浆时，当孔深达到设计要求后，先用磷酸+水玻璃双液液进行封孔止水，再采用普通水泥+水玻璃双液浆进行后退式注浆。

配比调整原则：依据注浆过程中浆液输入量与注浆压力的动态变化，灵活调整浆液的稠密度。若注浆压力在较长时间内保持稳定，且注浆量持续偏大，首要措施是适度增加双液浆配方中的水玻璃比例，旨在缩减浆液的凝固时长至大约25s左右。随后，再逐步增加双液浆中的水泥浆分量，并同步适度提升注浆作业的压力设定。

3.6后退式分段注浆

注浆顺序按照由外圈向内圈，由上向下，跳孔作业的原则进行施工，每排先施工奇数（偶数）号码孔位，再施工偶数（奇数）号码孔位。

根据设计钻孔深度，一次钻进到位后，先用磷酸、水玻璃混合液进行封孔，再采用注浆一段、后退一段的方式进行注浆，后退分段长度为0.6～1m，直至后退至孔口2m位置，推出钻杆，安装水囊式止浆塞，进行补充注浆至设计压力。

根据地勘报告显示，换乘通道开挖断面底部以上约3.7m范围为2-4-1粉砂层，开挖期间极易出现流砂、流土或管涌等不良现象。全断面注浆遇砂层区域采用磷酸+水玻璃双液浆固沙止水措施。用水将85%的磷酸铵溶液按体积比17：1（水：磷酸）稀释至5%左右的稀磷酸溶液，再与35°be的水玻璃与水1：1（体积比）混合后所得的溶液，以体积比1：1进行混合，采用所得混合溶液进行封孔止水。

3.7注浆结束标准

（1）单孔注浆结束标准

单孔注浆结束标准以定量、定压相结合的方式控制。

①定量标准：当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取措施结束该孔注浆。

由于浆液的扩散半径与砂层空隙很难精密确定，故根据工程地质、水文条件和注浆方案及所选用的材料，对注浆量进行估算。后续根据现场实际情况进行修正。

每延米估算公式：Q＝πR2HkAβ=3.14×0.7×0.7×1×0.45×1.2×0.8=0.66m³

Q为每孔注浆量；R为浆液的有效扩散半径；H为注浆孔深；k为孔隙率，A为浆液的消耗系数，一般取1.2～1.3；β为浆液充填系数，一般在0.7～0.9。

②定压标准：在注浆作业进程中，伴随着压力的稳步递增，流量会相应地逐渐递减。当注浆压力达到预设的最终压力值1.5Mpa，并维持此压力继续注浆超过10min，同时注意到浆液注入速率已降至起始速率的四分之一，且注浆终止时的浆液流量少于20L/min时，即可判断该注浆孔的作业圆满结束。

（2）全段结束标准

①设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。

②注浆段的注浆孔全部注完后，在工作面钻3-5个检查孔并取芯，观测浆液填充情况，取芯成块状，浆液扩散已饱满，检查孔水量小于0.2L/m·min，不得有涌沙、涌泥现象，检查孔放置1小时，也不得有上述现象，否则应进行补充注浆。

3.8注浆效果检查

①P-Q-t曲线法

根据注浆压力P、注浆速度Q，绘制P-t、Q-t曲线，并结合地质特征、注浆机制、设备性能、注浆参数等展开分析。

据分析，本项目注浆施工中P-t曲线呈上升趋势，Q-t曲线呈下降趋势，注浆结束时，注浆压力达到设计终压，注浆速度达到设计速度（10～20L/min）。

②浆液填充率反算

通过统计总注浆量，可采用下式反算出浆液填充率，根据浆液填充率评定注浆效果，即ΣQ=Vnα（1+β），式中：ΣQ－总注浆量（m3），V－加固体体积（m3），n－地层孔隙率或裂隙度，α－浆液填充率，β－浆液损失率。

本项目浆液填充率达到80%以上，满足开挖要求。

结语

综上所述，某轨道交通换乘通道施工中，全断面注浆技术的成功应用不仅克服了复杂地质条件下的施工难题，还有效保障了工程的安全与质量。通过科学合理的超前钻孔设计、精细的注浆参数控制以及严格的注浆效果检查，确保了注浆作业的顺利进行与预期效果的达成。该技术的应用不仅提升了施工效率，减少了环境影响，还为地下工程领域注入了新的技术活力。未来，随着技术的不断进步与应用的深化，全断面注浆技术将在更多地下工程中发挥重要作用，推动轨道交通建设向更高水平迈进。

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