杭州地铁隧道某区段不均匀沉降治理实践

摘要： 杭州地铁隧道大都处在软弱地层中，由于盾构施工扰动及列车运营震动的影响，导致地铁隧道某运

营区段出现了程度不同的不均匀沉降，从而引起渗漏、管片与道床脱开及管片开裂情况出现。如果不均匀

沉降不能及时得到治理，任由沉降发展，将对隧道结构安全和运营安全产生严重威胁。根据以往治理经验，

针对出现不均匀沉降区段的地层特点及地铁维修保养现状，决定摒弃传统的治理方法，试验地层微扰动注

浆治理，通过工程实例探索出一套适用杭州地铁不均匀沉降治理的方法。

关键词： 地铁隧道；软弱地层；不均匀沉降；微扰动注浆

中图分类号：U231 文献标识码： A

1 工程概况

杭州地铁某盾构区间，洞径外径6.2m，自2012 年8 月，在未开通运营前就出现较大范

围不均匀沉降，在使用传统注浆方法治理后，再次出现沉降，治理效果一直不理想。2013

年初本区间内又出现6 处较大的不均匀差异沉降，最大沉降速率达-0.11mm/d（图1），上下

行隧道沉降情况基本相同。从施工情况分析，上下行线中设置两处联络通道，由于联络通道

采用冰冻法施工，后期融沉造成附近隧道不均匀沉降达10mm。从地质条件分析，该区间盾

构隧道所处的土层为○4 2 淤泥质粘土和○6 1 淤泥质粉质粘土中，这类土层较软弱，一经扰动，

土层强度降低，且在数年内进行较大的固结和次固结沉降，对盾构隧道沉降及沉降控制影响

较大1。

在检查过程中，沉降区域有

少许的渗漏、管片与道床脱开及

管片出现少量细小裂缝、上部隧

道管片边缘有局部挤压破碎现象。

目前，国内对于治理饱和含

水软土隧道不均匀沉降一般采用

劈裂注浆或压密注浆的注浆方法，

难以控制沉降效果，易发生负面

影响，在运行的地铁隧道中使用

时可能会发生不良后果2。

图1 沉降累计图

借鉴上海地区所取得的实践经验，决定采用双液微扰动注浆加固法进行治理。双液微扰

动注浆加固法适用地层主要是流塑性淤泥质粘土或受扰动的软塑粘土，粉土及砂土地层。目

前工法试验、实践是以Φ6.2m 和Φ10.9m 外径单圆盾构隧道及Φ6.3m 双圆盾构，因此本工

法现适用于上述盾构法隧道的差异沉降、隧道变形控制及地基加固。

2 施工工艺

微扰动注浆工艺是根据隧道沉降预测曲线上各沉降点，沉降指标进行的分区分阶段的注

浆治理，它在沉降段隧道纵向均匀布置多个注浆孔并实施多次注浆。隧道在注浆抬升和注浆

间隔时间内的固结沉降的交替作用下逐渐稳定，达到预期的控制沉降、改善隧道沉降曲线和

由上至下分次注浆，

（3）少量多次持续时间较长。

2.1 注浆孔位布置

由于该区间段管片为错缝拼装，部分管片为不规则错缝拼装，征求设计单位意见后，决

定在轨道两边垂直于下卧土层的管片上进行钻孔。其中，一个位于标准块管片，一个位于拱

放样，用开孔

成孔清理，灌入

植筋胶

安装孔口管

在孔口管上安装

底块管片（图2），根据图纸精确放样，避免切断管片钢筋。

图2 注浆意图

2.2 施工流程

秉着“均匀、少量、多次、多点“的注浆原则，整个施工过程需经过多次开孔注浆（包

括：一次开孔和二次开孔），直到隧道不均匀沉降速率稳定，沉降得到控制。

图3 施工流程图

2.3 注浆系统

与传统的注浆工艺所用的设备不同，“微扰动”注浆采用的设备主要包括：水泥浆泵、注浆

流量记录仪、羊角和注浆头。设备体积小、流量小、数字化精细化程度高，尽量做到系统小

巧，便于施工人员移动操作以及减小对隧道的扰动。

3 微扰动注浆有特点

（1）注浆孔开孔较小，基本不损害管片。

（2）采用了专用的注浆设备克服了注浆过程中的跑浆现象。浆液流动范围较易控制，对

土层扰动能降低到最小。有效地提高固结土体早期强度，避免了次日地铁的运营震动而产生

的二次扰动。

用开孔设备钻

通过球阀和防喷

连接注浆管路并拌制浆液

按要求完成

拔除注浆管

关闭球阀，拆除防喷装置

拆除球阀，封孔 达到终孔条件

是

否

（3）可控恒压注浆泵对土体扰动小，设备体积小，易搬动，适用于狭小的施工场地。

（4）可以根据土层的不同层次和深度，按不同的加固要求分别处理；并且可以针对同一

范围反复进行注浆处理。

（5）根据隧道沉降变形预判和现场注浆控制相结合，实施即时的信息化施工措施，避免

注浆引起上部隧道抬升过大和下部隧道收敛变形过大。

（6）与传统注浆工法相比，对周边的土体只有微量扰动，隧道的稳定性得到很好的控制，

施工后期无明显沉降和变形。

（7）良好的整体施工组织安排适合于运营地铁隧道在有限的时间内进行施工。 4 注浆参数

在整个试验过程中，注浆参数成为整个注浆成败的关键因素。调配合适的水灰比、水泥

水玻璃比，在确保不堵塞注浆管的情况下，保证水泥固结强度提高的同时缩短水泥凝结时间。

确定合适的拔管速度、注浆量和注浆间隔等参数，从而达到减少对地层的扰动的目的。借鉴

上海淤泥质黏土层中不均匀沉降治理的经验，总结出以下注浆参数：

注浆材料：水泥浆水灰比为0.6，

单次注浆长度及次数：在监测数据的监控下，单次注浆的试验长度10 单次注浆量：

单次注浆量配合单次注浆长度和材料掺入量确定，单次注浆量不应大于90L/孔。

拔管速度：根据单次注浆量、单次拔管长度和双液浆流量，按下式可以确定：v=l（V/q）

式中：v-拔管速度（cm/min）；l-单节注浆长度（cm）；V-单次注浆量（L）；q-双液浆流

量（L/min）。

注浆顺序及跳孔要求：

（1）垂直方向：由内而外递增，由下而上均匀拔管进行施工；

（2）水平方向：每隔2 至3 环跳环施工，同孔重复注浆间隔不少于3 天。并根据监测情

况即时调整；每块管片左右对称进行注浆；由沉降量最大点向两端进行，每次施工具体注浆

孔位严格按监测数据在施工前确定。具体孔位如图4 所示。

图4 注浆顺序图

5 工程实践

为保证整个试验安全顺利的完成，整个试验过程包含注浆施工和实时监测两部分，严格

根据现场实时监测数据调整注浆量及参数。试验选择上述不均匀沉降区间段上行1216 至

5.1 注浆量

最深深度达管片下300cm，严格遵循着“均匀、少量、多次、多点”的原则。

试验过程中单孔单节拔管长度为20cm，注浆压力约为0.36MPa，水灰比为0.6 至0.8，

15 次，所用水泥浆960L、水玻璃量330L。

5.2 实时监测抬升量

中道床抬升监测数据。

表2 下行线90 环至120 环道床跟踪监测记录表

5.3 治理效果

升9.3mm，管片累计最大收敛变形量3.7mm，沉降曲线如图6；

图5 上行线试验段沉降曲线图

图6 下行线试验段沉降曲线图

从上下行线试验段沉降曲线可以看出，未注浆的区域仍有沉降现象；注浆区域短期加固

效果比较明显，长期沉降控制情况有待进一步监测验证。考虑到区间隧道底部可压缩层比较

厚，因此区间隧道的注浆加固和不均匀沉降控制，将是一个长期的过程。

本次试验段注浆范围较小，没能兼顾到全部沉降区域和隧道整体的线型。建议在今后的

施工中，根据隧道沉降情况，适当扩大注浆范围。

6 结束语

运营隧道不均匀沉降一直是隧道病害治理的难题，与传统的注浆治理方式相比，微扰动

注浆治理方法以调整隧道纵向线型，稳定沉降为目的。为达到对地层的扰动最小，单次注浆

时要严格控制注浆参数及隧道变形量。该隧道区间段不均匀沉降的成功治理给杭州地铁不均

匀沉降治理带来宝贵的经验，深入研究注浆参数对地层扰动的影响，掌握微扰动注浆治理方

法的核心技术，对未来在沿海软土隧道不均匀沉降控制的推广具有深远意义。