温小东/WEN Xiaodong

（中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450000）

目前，在国内地铁和各种隧道施工中，土压平衡盾构掘进技术应用广泛。该掘进方法具有土层适应范围广、掘进速度快、成本低、施工安全等特点。据有关资料介绍，在一线、二线大城市，往往有上百台土压平衡盾构在同时进行着各种隧道工程施工。渣土排放存在着巨大的运输压力、环保问题，如能对此渣土进行二次改良达到代替同步注浆液的效果，不仅解决了渣土运输、排放的问题，而且能大大节约成本。据了解在国外一些发达国家已经开始对盾构渣土资源化利用。主要以美国、日本、欧洲为代表，渣土的资源化利用率已达到了较高水平，美国已达到建筑垃圾“零排放”的水平，欧洲、日本等部分发达地区建筑垃圾资源化水平也已达到90%，目前欧洲的法律法规和政策都支持垃圾资源化利用技术，资源化利用平均在80%以上。我国经济建设起步较晚，同样盾构渣土资源化水平较低。根据有关统计，我国2021 年建筑垃圾超过20 亿m3，建筑垃圾资源化水平只有40%左右。据不完全统计数据，我国盾构保有量3 000 台以上，约有800 台盾构在同时施工，每年按直径6.4m 盾构掘进3.0km，密度取2t／m3，每年盾构渣土量在2.4 亿吨以上，但渣土的资源化利用率不足1%，渣土处理仍为填埋和堆放为主，急需提高渣土资源化水平。

综上所述，将盾构掘出来的渣土进行改良处理，用于盾构同步注浆，避免了后续可能产生的环保问题、安全问题，有一定的经济和生态效益。

1 工程概况

郑州市商隐路站～庙王站区间主要穿越地层为⑦-1 粉质黏土、⑧-1 粉质黏土、⑧-3 粉质黏土，试验段盾构主要穿越地层为⑧-3 粉质黏土，地层较为稳定。试验段隧道范围内无地下水。

2 施工工艺

施工工艺流程如图1 所示。相关设备主要有拌和、储料设备和振动筛料设备。

图1 工艺流程图

施工步骤如下。

1）渣土准备 盾构掘进的渣土经过改良、水平运输、垂直运输至盾构渣土坑。

2）渣土运输 通过挖掘机把渣土运送至现场的泥浆池，泥浆池长12.7m，宽9.4m，泥浆池方量为150m3，渣土放至泥浆池0.8m 处，水加0.4m，通过挖机搅拌均匀。

3）泥浆拌制 泥浆池内泥浆通过挖机倒运至泥浆搅拌机（1.5m3）内进行搅拌，搅拌时间不得小于5 分钟，调制泥浆比重大于1.5。

4）滤网过滤 搅拌好的泥浆通过10×10mm滤网过滤进入泥浆罐搅拌。

5）水泥 根据泥浆搅拌罐用量进行配比水泥用量准备（300kg／1.5m3)。

6）水泥、泥浆拌制 水泥和拌制好的泥浆在泥浆罐内再次搅拌，搅拌时间不得小于10min，调制泥浆比重大于1.9（配合比1000：200：480）。

7）盾构同步注浆 将配比拌制好的同步注浆浆液由罐车运输输送至中板储浆罐内搅拌，盾构掘进前放入砂浆车内，由砂浆车运输至洞内进行掘进同步注浆准备。

3 泥浆稳定地层配合比设计

3.1 原材料性能检验

根据设计文件与相关规范要求，应选用初凝时间大于3h，终凝时间大于6h 且小于10h 的水泥。本工程目前选用P·O42.5 水泥。水泥质量检测结果见表1，均满足规范要求。

表1 水泥技术指标检测结果

3.2 配合比确定

采用自拌型式，先对配合比进行简单试配。找出比较符合现场施工的大致配合比进行优化。

试配1：土1000g、水400g、水泥100g

试配2：土1000g、水360g、水泥80g

试配3：土1000g、水320g、水泥80g

试配4：土1000g、水320g、水泥100g

发现试配1 流动性良好，凝结时间较长（＞8h）；试配2 流动性一般，凝结时间一般（6～7h）；试配3 流动性良好，凝结时间合适（5～6h）；试配4 流动性不好，凝结时间过快（＜4h）。后又考虑到项目成本问题全部舍弃。

转换思路为保证凝结时间和泥浆的流动性，增加水泥用量。现试配如下。

试配5：土：1000g、水泥150g、水360g

试配6：土：1000g、水泥150g、水400g

试配7：土：1000g、水泥200g、水440g

试配8：土：1000g、水泥200g、水480g

发现试配5 无流动性，凝结时间快（＜4h）；试配6 流动性一般，凝结时间一般（6～7h）；试配7 流动性良好，凝结时间稍长（＞8h）；试配8 流动性良好，凝结时间合适（5～6h）。

3.3 试验论证报告

商庙区间风井回填采用该配比泥浆，截至目前，商庙区间左、右线均已顺利穿越风井。根据试验报告，泥浆7 天强度大于1.0MPa，现场检测稠度120～140mm，满足施工需求。

设计结果如下：土：水泥：水=1：0.2：0.48，凝结时间：4.5h 左右。

4 施工试验段

选取商庙区间右线815 环、824 环、834 环处为试验段，815 环、824 环、834 环上方均为监测点，目前商庙区间右线管片成型姿态良好，地表监测数据正常；现场对管片顶部壁后注浆情况进行了检查，管片壁后浆液充盈，满足现场施工需求。

商庙区间右线1 132 环、1 141 环、1 151 环处为本次试验段，1 132 环、1 141 环、1 151 环上方均为监测点。

在盾尾后10 环范围内进行开孔验证同步注浆情况，如不满足进行二次注浆填充地层空隙，注浆材料采用双液浆。注浆浆液采用双液浆，根据双液浆配比试验，浆液凝固时间为1～2min，双液浆的初步配比见表2。

表2 双液浆浆液初步配比表

如图2 所示，注浆自下而上进行，停止注浆判定标准如下：①若平均每孔注浆量大于0.5m3时，可停止注浆；②注浆压力达到1MPa 时，可停止注浆；③若注浆过程中发现土仓压力一直持续上升，则可能浆液通过盾壳串通至刀盘土仓内，立即停止注浆并进行全面检查。注浆完成后，打开上一环注浆孔进行注浆效果检查，打开上部注浆孔，若注浆孔无流水及流砂现象，说明注浆已达到效果。若发现漏水漏沙现象，则从前两环对应位置再次进行补充注浆封堵，确保达到填充效果。

图2 注浆孔位图

5 结语

通过试验，地表沉降、成型管片姿态数据均在规范允许范围内，现场施工掘进参数正常，施工质量可控。