盾构隧道松散地层可控注浆机制及工程应用

盾构穿越松散地层时,需事先采用开挖(钻孔)回填、压力注浆、旋喷加固等方式对地层进行预处理,以保证盾构施工安全。针对盾构掘进的要求,基于传统袖阀管注浆工艺可控的特点,结合研制的2种可控浆液(可控填料和可控水泥膏状浆液),提出一种具有操作性强、提管便利、加固范围可控以及加固体强度适宜等优点的双控注浆新方法。依据双控注浆新方法的工作原理,重点推导了可控浆液扩散方程及可控填料封孔止浆可控表达式,并定量分析可控浆液的扩散和止浆能力,最后将研究成果成功应用于越江盾构隧道松散地层注浆工程。研究成果表明:提出的可控注浆方法可行,注浆后地层连续性和整体性得到了显著提高,加固区域内检查孔取芯过程钻进平稳,回水正常,芯样完整,加固体28 d抗压强度与渗透系数均达到设计标准;理论推导虽与现场实测值存在一定误差,但能满足工程要求;结合理论推导和现场试验结果,为达到最佳注浆效果,单次注入可控填料封孔高度应综合考虑孔深与分段次数,且不宜大于15 m,径向扩散距离应小于孔排距的25%,可控填料塑性强度宜控制在0.3~0.5 MPa。