2024年5月11日发(作者：浑盼夏)
工程建设与设计
Construction
&
DesignForProject
盾构隧道微扰动斜孔注浆技术研究
AnalysisontheTechnologyofMicro-DisturbanceGrouting
withInclined-HoleinShieldTunnel
李筱
旻
，沈玺，周群，王嘉鸿，沈佳雨
(
上海地铁维护保障有限公司，上海
200070)
LIXiao-min,SHENXi,ZHOUQun,WANGJia-hong,SHENJia-yu
(.,Shanghai200070,China)
【摘要】
结合上海某微扰动斜孔注浆加固施工项目，介绍微扰动斜孔注浆施工方案，详细分析两阶段注浆试验中盾构隧道的沉降
变形和收敛变形。结果表明，微扰动斜孔注浆技术可以很好地避开市政管线等障碍物，同时又可以有效地整治盾构隧道的收敛变
形，还不会使其产生额外的沉降变形。
揖
Abstract
铱
Combinedwithamicro-disturbancegroutingwithinclined-holereinforcementconstructionprojectinShanghai,theconstruction
schemeofmicro-disturbancegroutingwithinclined-holeisintroduced,thesettlementdeformationandconvergencedeformationofshieldtunnel
ultsshowthatnotonlyobstaclessuchasmunicipalpipelinescanbegreatlyavoidedby
micro-disturbancegroutingwithinclined-hole,butalsotheconvergencedeformationofshieldtunnelwillbeeffectivelycontrolledwithout
additionalsettlementdeformation.
【关键词】
微扰动斜孔注浆；盾构隧道；软土地区；局限性；整治
揖
Keywords
铱
micro-disturbancegroutingwithinclined-hole;shieldtunnel;softsoilarea;limitation;remediation
【中图分类号】U455.43；U475.2【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2022）06-0174-05
【DOI】10.13616/j.2022.06.050
1引言
上海地区的浅层土总体上为软弱土层，存在着大量的饱
和高压缩性软黏土层、饱和含水含砂土层，这两类土层正是造
成盾构隧道病害的重要原因。且盾构隧道也容易受到周边施
工和环境的影响，产生横向收敛变形，如不及时控制，任其发
2]
展，将影响地铁网络运营的安全，后果不堪设想
[1
，
。
动斜孔注浆技术则很好地避免了此类问题。但是，采用斜打孔
注浆的方式，在一定程度上改变了原工艺的整治作用，那么微
扰动斜孔注浆技术的整治效果如何，有待进一步验证。
鉴于此，本文拟结合实际工程整治案例，结合现场情况，
并基于地铁盾构隧道的监测数据，分析、探究微扰动斜孔注浆
技术对整治软土地区地铁盾构隧道的可行性以及纠偏效果。
有关地铁盾构隧道变形机理和整治技术的研究受到了众
多学者的关注
[3-7]
，也将会是今后地铁运维研究和发展的重、难
点之一。微扰动注浆是目前软土地区整治盾构隧道横向收敛
变形的有效措施之一，该技术可以增强盾构隧道两侧土体侧
向约束，有效减少和控制盾构隧道的收敛变形
[8]
。
但是，常规微扰动注浆技术由于采用竖向直管的注浆管
工艺，容易受到外界诸多因素的影响，如周边市政管线等，导
致现场没有足够的空间进行注浆孔的布置。而改进后的微扰
【作者简介】李筱旻
（
1985~
），男，浙江宁波人，高级工程师，从事隧道
工程研究。
2微扰动斜孔注浆
一般情况下，地铁盾构隧道常位于市政道路正下方，而道
路两侧通常布设有众多市政管线，其存在一定控制范围。当地
铁盾构隧道因外部施工作业，如基坑开挖等作业，产生收敛变
形时，需采取微扰动注浆技术对其进行整治处理。但是，常规
微扰动注浆技术需在地铁盾构隧道两侧一定水平距离的位置
处布设注浆孔位（一般情况下是
3m
和
3.6m
，可根据现场情
况和注浆效果适当进行调整），而注浆孔位经常易和密集市政
管线产生平面位置上的冲突，导致该位置附近的盾构隧道变
形无法被整治。
174
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工程施工技术
ConstructionTechnology
考虑到市政管线往往埋深较浅（通常在
2
~
3m
以内），而
地铁盾构隧道的埋深较深（通常在
10m
以上），两者在水平位
置上距离相近，在竖向位置上存在一定距离。因此，若将常规
微扰动注浆技术中的竖向注浆管偏转一定的小角度，既可使
注浆管在上部位置避开市政管线，又可以保证注浆管在下部
位置与盾构隧道保持既定的水平间距，达到注浆整治效果。
此外，因地铁盾构隧道具有一定埋深，注浆管往往由
1m
长的注浆管节接杆而成。考虑到斜打注浆管时管节间的接头
强度和连接性，经过反复测算后得到，当注浆管偏转角度控制
可确保微扰动斜孔注浆的可靠性。在
15
毅以内时，
5毅
7600
17.4毅
12.4毅
3100
上行线
3工程案例
3.1项目概况
上海徐汇区某地块基坑项目位于地铁
M
号线安全保护
区范围内，因该基坑项目面积大、开挖深、距离地铁盾构隧道
结构近、施工难度大和项目风险高。受基坑施工影响，地铁盾
构隧道上、下行线部分区间隧道管径收敛累计变形超过控制
值，为控制盾构隧道结构变形和保障地铁运营安全，需对项目
影响范围内区间隧道进行逐环微扰动注浆加固施工。
然而，经现场踏勘和排查后发现，在其中一个基坑区块对
应范围内的地铁盾构隧道，涉及高压电缆，有着
3m
的红线控
制距离。因此，现场并不具备常规微扰动注浆技术的施工条
件，急需尝试微扰动斜孔注浆技术对盾构隧道进行纠偏整治。
注浆孔放样
图1微扰动斜孔注浆示意图
注浆设备
安装
注浆
提管
注浆
完成
图2微扰动斜孔注浆流程
完成全部注浆施工后，整个注浆范围对应的区间隧道应
统一再进行一次螺栓复紧，以确保注浆效果。
3.2.3
注浆设备的改进
为确保微扰动斜孔注浆的有效性，本次注浆试验特采用
改进的“钻-注-拔”一体化注浆新设备，其有
3
个特点：（
1
）改
进混合器，连接在钻杆与动力头之间并能够支持两种浆液接
口，混合装置与动力头连接处设置单向阀或不连通；（
2
）为满
足机械施工需要，新的注浆管，特殊设计的中空钻杆，内径应
注与期望的注浆流量相匹配，且钻杆壁厚满足强度要求；（
3
）
浆头部分的改进，保证在“钻进”“振动”过程中注浆头的密闭
性，又要保证“注”的过程中能够均匀喷浆。
3.2微扰动斜孔注浆方案
3.2.1
注浆施工
在地铁盾构隧道变形超限且需注浆整治的范围内，两侧
拟各布设一排注浆孔，并提前摸排好管线等障碍物和地铁盾
构隧道的位置，结合现场条件，计算注浆管的斜孔角度、长度
和注浆孔与盾构隧道之间的水平距离。通过注浆管将浆液注
入地铁盾构隧道两侧土体中，并不断提升注浆管，在土体中形
成脉状注浆加固体，以“均匀、少量、多点、多次”的量化注浆措
施，达到对盾构隧道“微扰动”纠偏整治的目的，注浆剖面示意
注浆流程如图
2
所示。图如图
1
所示，
3.2.2
螺栓复紧
微扰动斜孔注浆单孔完成后立即开展对应环向连接螺栓
m
）的复紧工作（本项目对应区间隧道的紧固扭矩为
970N
·。
复紧范围包括螺栓紧固作业间隔期间内微扰动斜孔注浆
施工的对应环及其两侧外延
3
环。
3.3一阶段注浆试验
一阶段微扰动斜孔注浆试验时间为
2020
年
12
月
20
日—
2021
年
3
月
14
日，后期跟踪监测至
2021
年
5
月
20
日，注浆
范围为上行线
S214~S243
环，累计完成注浆
30
环（
41
孔），注
浆孔位距离盾构隧道结构外边线
4.5m
，注浆深度为盾构隧道
底部往上
5.2m
。
一阶段微扰动斜孔注浆试验的单孔注浆分布和纠偏情况
如图
3
所示。由图
3
可知，单孔注浆纠偏盾构隧道的收敛效果
明显，纠偏量基本约
2
~-
5mm
，且对于同一注浆孔而言，第一
次注浆效果优于后续补注浆的效果。
图
4
为一阶段微扰动斜孔注浆试验监测期间，盾构隧道
175
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的沉降变形曲线。从变形曲线上可以看出，盾构隧道呈现逐渐
下沉的趋势，但对比注浆区域与非注浆区域以及注浆前、注浆
中、注浆后
3
个时间段可知，微扰动斜孔注浆未对盾构隧道有
明显的沉降影响。盾构隧道产生沉降是由于在微扰动斜孔注
浆期间，该段区间隧道对应范围内有基坑项目正在进行开挖
施工和地下结构施工，对盾构隧道产生了一定沉降变形影响。
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
210
注浆第
1
次
注浆第
2
次
注浆第
3
次
偏转竖向注浆管并不会带来额外的沉降变形。
一阶段微扰动斜孔注浆试验监测期间，盾构隧道的收敛
变化如图
5
所示，盾构隧道的收敛变形得到了有效纠偏，平均
最大收敛变化量-
14.8mm
。由此可知，微收敛变化量-
4.2mm
，
扰动斜孔注浆可以有效改善盾构隧道的“椭圆度”，减小其横
向水平直径，可以较好地整治软土地区盾构隧道的收敛变形，
但与常规微扰动注浆技术相比，注浆整治效果有所下降（常规
微扰动注浆的平均效果在
10mm
以上）。
同时，对比注浆区域与非注浆区域（见图
5a
），微扰动注浆
的影响区域只限于注浆施工区域，对施工区域外扰动较小，体
215
220
225
环号
230
235
240
245
现了该技术较高的可控性，且未发生串浆等可能存在风险的
（见图
5b
），盾事宜。而对比注浆前、注浆中、注浆后
3
个时间段
构隧道收敛变形的纠偏整治效果基本发生于微扰动斜孔注浆
图3
5
0
-5
-10
-15
200
单孔注浆变形量
（一阶段）
斜孔注浆区域
开始监测
开始注浆
注浆结束
监测结束
过程中。此外，在注浆后期的观测中，注浆纠偏效果仍有一定
的持续，且后续纠偏效果出现了稍许回弹的现象，究其原因，
在停止注浆后，一部分超孔隙水压力会逐渐消散，进一步使盾
构隧道收敛变形又有所增加，出现“变形回弹”。
5
0
斜孔注浆区域
开始监测
开始注浆
注浆结束
监测结束
210
220
230
环号
240
250
-5
-10
-15
200
a
5
0
-5
-10
-15
沉降累计变形曲线
S205
环
S221
环
S230
环
S238
环
斜孔注浆时间
210
220
230
环号
240
250
a
5
0
-5
-10
-15
收敛累计变形曲线
S205
环
S221
环
S230
环
S238
环
斜孔注浆时间
2020/12/12021/1/1
2021/2/1
2021/3/1
2021/4/1
2021/5/1
日期
b
图4
特征点沉降时程曲线
盾构隧道沉降变化曲线
（一阶段）
2020/12/12021/1/12021/2/12021/3/12021/4/12021/5/1
日期
进一步可知，虽然竖向注浆管在偏转后对盾构隧道存在
一定斜向上作用力，但从监测数据上反映，一定量的小角度地
176
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b特征点收敛时程曲线
图5盾构隧道收敛变化曲线
（一阶段）
工程施工技术
ConstructionTechnology
3.4二阶段注浆试验
二阶段微扰动斜孔注浆试验时间为
2021
年
7
月
14
日—
2021
年
9
月
22
日，注浆范围为上行线
S213~S254
环，累计完
成注浆
42
环（
42
孔），注浆孔位距离盾构隧道结构外边线
4m
，
（盾构隧道底部往上
1m
开始），注浆方案与注浆深度为
4.2m
一阶段微扰动斜孔注浆试验有所区别，主要是：根据现场条件
进行了适当调整；因该工程整体体量过大，施工和微扰动注浆
对盾构隧道的扰动次数过多，为了减少微扰动斜孔注浆对沉
降的影响，尤其是竖向注浆管偏转后，故取消了盾构隧道底部
1m
位置的注浆。
二阶段微扰动斜孔注浆试验的单孔注浆分布和纠偏情况
如图
6
所示。本阶段每个注浆孔仅安排注浆一次，由图
6
可
知，单孔注浆纠偏盾构隧道的收敛效果明显，纠偏量基本约
0~
-
5mm
。
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
210
-20
-25
-30
-35
-40
斜孔注浆时间
S226
环
S238
环
2021/7/102021/7/25
2021/8/9
2021/8/24
2021/9/8
2021/9/23
2021/10/8
日期
b特征点沉降时程曲线
图7盾构隧道沉降变化曲线
（二阶段）
图
8
为二阶段微扰动斜孔注浆试验监测期间，盾构隧道
的平均收敛变化量
-4.9mm
，最大收敛变化量
-8.8mm
，盾构隧
道的收敛变形也得到了有效整治。
5
斜孔注浆区域
开始注浆
注浆结束
215
220
225230
环号
235
240
图6单孔注浆变形量
（二阶段）
-10
-15
-20
-25
-30
-35
200
210
220
230
环号
240
-5
0
二阶段微扰动斜孔注浆试验监测期间，盾构隧道的沉降
变形曲线如图
7
所示。从变形曲线上可以看出，盾构隧道的整
体沉降变形基本稳定，对比注浆前、注浆中、注浆后
3
个时间
段可知，在微扰动斜孔注浆过程中，盾构隧道的沉降变形出现
了明显的波动，但最终变化量较小。同时也证明了，一定量小
角度地偏转竖向注浆管并不会带来额外的沉降变形，与前文
一阶段注浆试验所述相符。
-20
-25
-30
-35
-40
200
斜孔注浆区域
开始注浆
注浆结束
250
260
a
-20
收敛累计变形曲线
斜孔注浆区域
S226
环
S238
环
-25
-30
-35
2021/7/102021/7/25
2021/8/9
2021/8/24
2021/9/8
2021/9/23
2021/10/8
日期
210
220
230
环号
240
250
260
b特征点收敛时程曲线
图8盾构隧道收敛变化曲线
（二阶段）
与一阶段微扰动斜孔注浆试验对比而言，不难发现
3
个
177
a沉降累计变形曲线
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相同点和
2
个不同点。其中，相同点：（
1
）微扰动斜孔注浆技术
整治盾构隧道的收敛变形效果较为明显，收敛变形得到有效
控制与改善；（
2
）盾构隧道的收敛变形整治效果主要集中于注
浆区域内和注浆过程中，并不会引起不可控的情况，以“少量
多次”的量化注浆措施，达到了对盾构隧道“微扰动”纠偏整治
的目的；（
3
）在微扰动斜孔注浆的后期，盾构隧道均会因周边
土体超孔隙水压力的消散而有“回弹”，但其回弹量较小。不同
一阶、二阶段微扰动斜孔注浆试验的整治效果存在一点：（
1
）
定差异性。首先，是微扰动斜孔注浆方案有所调整（注浆距离、
注浆量）；其次，对应两次注浆试验的盾构隧道区域基本重叠，
只是分别在位于盾构隧道的两侧，二阶段注浆试验在一定程
度上会受到一阶段的耦合影响；最后，微扰动注浆整治技术受
众多因素的影响，如盾构隧道本身状况、地层条件、孔隙水压
力等。（
2
）二阶段微扰动斜孔注浆试验中，无论是盾构隧道单
孔的纠偏效果还是整体的纠偏效果，其均匀性都要优于一阶
段注浆试验，而一阶段注浆试验的纠偏效果离散性虽然较大，
但最大纠偏效果也较为突出。
考虑实际地铁盾构隧道整治过程中的痛点和特点，改进
了常规微扰动注浆技术，结合盾构隧道的监测数据探究、分析
了微扰动斜孔注浆技术对于整治盾构隧道收敛变形的可行
性，可得到以下结论：
1
）微扰动斜孔注浆技术既可以很好地避开市政管线等障
碍物，解决常规微扰动注浆技术的局限性，又可以对盾构隧道
产生整治效果；
2
）相比于常规微扰动注浆技术，微扰动斜孔注浆技术的
整治效果会有所减少；
3
）微扰动斜孔注浆技术对于盾构隧道的沉降影响较小，不
会产生额外的沉降扰动。
【参考文献】
[1]肖同刚.双液微扰动注浆加固对改善隧道收敛变形成效分析[J].隧
道与轨道交通,2020(3):53-56,62.
[2]曾华蔚.软土地区大面积堆载致盾构隧道变形及其整治技术分析
[3]LIAOShaoming,LIUJianhang,WANGRulu,tunnelingand
UndergroundSpaceTechnology,2009,24(4):454-465.
[J].绿色建筑,2020,12(4):102-105.
5结论
4微扰动斜孔注浆机理分析
综合分析两个阶段的微扰动斜孔注浆试验成果可知，微
扰动斜孔注浆技术是利用“双泵”将“双液浆”喷射出，通过特
制的混合器充分混合，再将注浆芯管注入土体中，浆液在压力
的作用下使土体劈开，随着注浆管的逐步提升，在土体中形成
脉状注浆体，对隧道的周边土层有填充、压密和加固土体的作
用，能提高土层的强度和变形模量，控制隧道变形。
从双侧单排的注浆布设方案来看，整体纠偏整治效果良
好，已达到预期目标。此外，在施工过程中，注浆管存在一定量
的小角度偏转（一般为
5
毅~
15
毅），因此，注浆作用机理发生了一
定改变，注浆液体水平作用力有所分散，使注浆整治效果比常
规微扰动注浆技术略差。但相比于常规微扰动注浆技术，因市
政管线影响受扰而无法开展的情况而言，微扰动斜孔注浆技
术可有效弥补这一大缺陷。
与常规微扰动注浆整治技术的区别是，注浆液体会对盾
构隧道产生向上的作用力，使其产生抬升的可能性，属于多余
的施工扰动。根据“少扰动、小扰动”的变形控制原则，施工过
程中，在满足达到避开障碍物的情况下，应尽可能选择小角度
的偏转，或缩小下段注浆范围，如二阶段微扰动斜孔注浆试验
中采取的
4.2m
注浆高度，以减小对盾构隧道的向上作用力。
178
environmentprotectioninShanghaisoftground[J].Tunnellingand
[4]邵华,黄宏伟,张东明,等.突发堆载引起软土地铁盾构隧道大变形
整治研究[J].岩土工程学报,2016,38(6):1036-1043.
[5]王如路,张冬梅.超载作用下软土盾构隧道横向变形机理及控制指
标研究[J].岩土工程学报,2013,35(6):1092-1101.
[6]张冬梅,邹伟彪,闫静雅.软土盾构隧道横向大变形侧向注浆控制机
理研究[J].岩土工程学报,2014,36(12):2203-2212.
[7]complexunloadedbyadeepexcavation[J].
[8]周群,沈玺,李筱
旻
.软土地区盾构隧道横向变形特征研究[J].浙江
水利水电学院学报,2020,32(1):47-51.
ComputersandGeotechnics,2001,28(6-7):469-493.
【收稿日期】2021-11-17
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盾构隧道微扰动斜孔注浆技术研究
AnalysisontheTechnologyofMicro-DisturbanceGrouting
withInclined-HoleinShieldTunnel
李筱
旻
，沈玺，周群，王嘉鸿，沈佳雨
(
上海地铁维护保障有限公司，上海
200070)
LIXiao-min,SHENXi,ZHOUQun,WANGJia-hong,SHENJia-yu
(.,Shanghai200070,China)
【摘要】
结合上海某微扰动斜孔注浆加固施工项目，介绍微扰动斜孔注浆施工方案，详细分析两阶段注浆试验中盾构隧道的沉降
变形和收敛变形。结果表明，微扰动斜孔注浆技术可以很好地避开市政管线等障碍物，同时又可以有效地整治盾构隧道的收敛变
形，还不会使其产生额外的沉降变形。
揖
Abstract
铱
Combinedwithamicro-disturbancegroutingwithinclined-holereinforcementconstructionprojectinShanghai,theconstruction
schemeofmicro-disturbancegroutingwithinclined-holeisintroduced,thesettlementdeformationandconvergencedeformationofshieldtunnel
ultsshowthatnotonlyobstaclessuchasmunicipalpipelinescanbegreatlyavoidedby
micro-disturbancegroutingwithinclined-hole,butalsotheconvergencedeformationofshieldtunnelwillbeeffectivelycontrolledwithout
additionalsettlementdeformation.
【关键词】
微扰动斜孔注浆；盾构隧道；软土地区；局限性；整治
揖
Keywords
铱
micro-disturbancegroutingwithinclined-hole;shieldtunnel;softsoilarea;limitation;remediation
【中图分类号】U455.43；U475.2【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2022）06-0174-05
【DOI】10.13616/j.2022.06.050
1引言
上海地区的浅层土总体上为软弱土层，存在着大量的饱
和高压缩性软黏土层、饱和含水含砂土层，这两类土层正是造
成盾构隧道病害的重要原因。且盾构隧道也容易受到周边施
工和环境的影响，产生横向收敛变形，如不及时控制，任其发
2]
展，将影响地铁网络运营的安全，后果不堪设想
[1
，
。
动斜孔注浆技术则很好地避免了此类问题。但是，采用斜打孔
注浆的方式，在一定程度上改变了原工艺的整治作用，那么微
扰动斜孔注浆技术的整治效果如何，有待进一步验证。
鉴于此，本文拟结合实际工程整治案例，结合现场情况，
并基于地铁盾构隧道的监测数据，分析、探究微扰动斜孔注浆
技术对整治软土地区地铁盾构隧道的可行性以及纠偏效果。
有关地铁盾构隧道变形机理和整治技术的研究受到了众
多学者的关注
[3-7]
，也将会是今后地铁运维研究和发展的重、难
点之一。微扰动注浆是目前软土地区整治盾构隧道横向收敛
变形的有效措施之一，该技术可以增强盾构隧道两侧土体侧
向约束，有效减少和控制盾构隧道的收敛变形
[8]
。
但是，常规微扰动注浆技术由于采用竖向直管的注浆管
工艺，容易受到外界诸多因素的影响，如周边市政管线等，导
致现场没有足够的空间进行注浆孔的布置。而改进后的微扰
【作者简介】李筱旻
（
1985~
），男，浙江宁波人，高级工程师，从事隧道
工程研究。
2微扰动斜孔注浆
一般情况下，地铁盾构隧道常位于市政道路正下方，而道
路两侧通常布设有众多市政管线，其存在一定控制范围。当地
铁盾构隧道因外部施工作业，如基坑开挖等作业，产生收敛变
形时，需采取微扰动注浆技术对其进行整治处理。但是，常规
微扰动注浆技术需在地铁盾构隧道两侧一定水平距离的位置
处布设注浆孔位（一般情况下是
3m
和
3.6m
，可根据现场情
况和注浆效果适当进行调整），而注浆孔位经常易和密集市政
管线产生平面位置上的冲突，导致该位置附近的盾构隧道变
形无法被整治。
174
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工程施工技术
ConstructionTechnology
考虑到市政管线往往埋深较浅（通常在
2
~
3m
以内），而
地铁盾构隧道的埋深较深（通常在
10m
以上），两者在水平位
置上距离相近，在竖向位置上存在一定距离。因此，若将常规
微扰动注浆技术中的竖向注浆管偏转一定的小角度，既可使
注浆管在上部位置避开市政管线，又可以保证注浆管在下部
位置与盾构隧道保持既定的水平间距，达到注浆整治效果。
此外，因地铁盾构隧道具有一定埋深，注浆管往往由
1m
长的注浆管节接杆而成。考虑到斜打注浆管时管节间的接头
强度和连接性，经过反复测算后得到，当注浆管偏转角度控制
可确保微扰动斜孔注浆的可靠性。在
15
毅以内时，
5毅
7600
17.4毅
12.4毅
3100
上行线
3工程案例
3.1项目概况
上海徐汇区某地块基坑项目位于地铁
M
号线安全保护
区范围内，因该基坑项目面积大、开挖深、距离地铁盾构隧道
结构近、施工难度大和项目风险高。受基坑施工影响，地铁盾
构隧道上、下行线部分区间隧道管径收敛累计变形超过控制
值，为控制盾构隧道结构变形和保障地铁运营安全，需对项目
影响范围内区间隧道进行逐环微扰动注浆加固施工。
然而，经现场踏勘和排查后发现，在其中一个基坑区块对
应范围内的地铁盾构隧道，涉及高压电缆，有着
3m
的红线控
制距离。因此，现场并不具备常规微扰动注浆技术的施工条
件，急需尝试微扰动斜孔注浆技术对盾构隧道进行纠偏整治。
注浆孔放样
图1微扰动斜孔注浆示意图
注浆设备
安装
注浆
提管
注浆
完成
图2微扰动斜孔注浆流程
完成全部注浆施工后，整个注浆范围对应的区间隧道应
统一再进行一次螺栓复紧，以确保注浆效果。
3.2.3
注浆设备的改进
为确保微扰动斜孔注浆的有效性，本次注浆试验特采用
改进的“钻-注-拔”一体化注浆新设备，其有
3
个特点：（
1
）改
进混合器，连接在钻杆与动力头之间并能够支持两种浆液接
口，混合装置与动力头连接处设置单向阀或不连通；（
2
）为满
足机械施工需要，新的注浆管，特殊设计的中空钻杆，内径应
注与期望的注浆流量相匹配，且钻杆壁厚满足强度要求；（
3
）
浆头部分的改进，保证在“钻进”“振动”过程中注浆头的密闭
性，又要保证“注”的过程中能够均匀喷浆。
3.2微扰动斜孔注浆方案
3.2.1
注浆施工
在地铁盾构隧道变形超限且需注浆整治的范围内，两侧
拟各布设一排注浆孔，并提前摸排好管线等障碍物和地铁盾
构隧道的位置，结合现场条件，计算注浆管的斜孔角度、长度
和注浆孔与盾构隧道之间的水平距离。通过注浆管将浆液注
入地铁盾构隧道两侧土体中，并不断提升注浆管，在土体中形
成脉状注浆加固体，以“均匀、少量、多点、多次”的量化注浆措
施，达到对盾构隧道“微扰动”纠偏整治的目的，注浆剖面示意
注浆流程如图
2
所示。图如图
1
所示，
3.2.2
螺栓复紧
微扰动斜孔注浆单孔完成后立即开展对应环向连接螺栓
m
）的复紧工作（本项目对应区间隧道的紧固扭矩为
970N
·。
复紧范围包括螺栓紧固作业间隔期间内微扰动斜孔注浆
施工的对应环及其两侧外延
3
环。
3.3一阶段注浆试验
一阶段微扰动斜孔注浆试验时间为
2020
年
12
月
20
日—
2021
年
3
月
14
日，后期跟踪监测至
2021
年
5
月
20
日，注浆
范围为上行线
S214~S243
环，累计完成注浆
30
环（
41
孔），注
浆孔位距离盾构隧道结构外边线
4.5m
，注浆深度为盾构隧道
底部往上
5.2m
。
一阶段微扰动斜孔注浆试验的单孔注浆分布和纠偏情况
如图
3
所示。由图
3
可知，单孔注浆纠偏盾构隧道的收敛效果
明显，纠偏量基本约
2
~-
5mm
，且对于同一注浆孔而言，第一
次注浆效果优于后续补注浆的效果。
图
4
为一阶段微扰动斜孔注浆试验监测期间，盾构隧道
175
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的沉降变形曲线。从变形曲线上可以看出，盾构隧道呈现逐渐
下沉的趋势，但对比注浆区域与非注浆区域以及注浆前、注浆
中、注浆后
3
个时间段可知，微扰动斜孔注浆未对盾构隧道有
明显的沉降影响。盾构隧道产生沉降是由于在微扰动斜孔注
浆期间，该段区间隧道对应范围内有基坑项目正在进行开挖
施工和地下结构施工，对盾构隧道产生了一定沉降变形影响。
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
210
注浆第
1
次
注浆第
2
次
注浆第
3
次
偏转竖向注浆管并不会带来额外的沉降变形。
一阶段微扰动斜孔注浆试验监测期间，盾构隧道的收敛
变化如图
5
所示，盾构隧道的收敛变形得到了有效纠偏，平均
最大收敛变化量-
14.8mm
。由此可知，微收敛变化量-
4.2mm
，
扰动斜孔注浆可以有效改善盾构隧道的“椭圆度”，减小其横
向水平直径，可以较好地整治软土地区盾构隧道的收敛变形，
但与常规微扰动注浆技术相比，注浆整治效果有所下降（常规
微扰动注浆的平均效果在
10mm
以上）。
同时，对比注浆区域与非注浆区域（见图
5a
），微扰动注浆
的影响区域只限于注浆施工区域，对施工区域外扰动较小，体
215
220
225
环号
230
235
240
245
现了该技术较高的可控性，且未发生串浆等可能存在风险的
（见图
5b
），盾事宜。而对比注浆前、注浆中、注浆后
3
个时间段
构隧道收敛变形的纠偏整治效果基本发生于微扰动斜孔注浆
图3
5
0
-5
-10
-15
200
单孔注浆变形量
（一阶段）
斜孔注浆区域
开始监测
开始注浆
注浆结束
监测结束
过程中。此外，在注浆后期的观测中，注浆纠偏效果仍有一定
的持续，且后续纠偏效果出现了稍许回弹的现象，究其原因，
在停止注浆后，一部分超孔隙水压力会逐渐消散，进一步使盾
构隧道收敛变形又有所增加，出现“变形回弹”。
5
0
斜孔注浆区域
开始监测
开始注浆
注浆结束
监测结束
210
220
230
环号
240
250
-5
-10
-15
200
a
5
0
-5
-10
-15
沉降累计变形曲线
S205
环
S221
环
S230
环
S238
环
斜孔注浆时间
210
220
230
环号
240
250
a
5
0
-5
-10
-15
收敛累计变形曲线
S205
环
S221
环
S230
环
S238
环
斜孔注浆时间
2020/12/12021/1/1
2021/2/1
2021/3/1
2021/4/1
2021/5/1
日期
b
图4
特征点沉降时程曲线
盾构隧道沉降变化曲线
（一阶段）
2020/12/12021/1/12021/2/12021/3/12021/4/12021/5/1
日期
进一步可知，虽然竖向注浆管在偏转后对盾构隧道存在
一定斜向上作用力，但从监测数据上反映，一定量的小角度地
176
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b特征点收敛时程曲线
图5盾构隧道收敛变化曲线
（一阶段）
工程施工技术
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3.4二阶段注浆试验
二阶段微扰动斜孔注浆试验时间为
2021
年
7
月
14
日—
2021
年
9
月
22
日，注浆范围为上行线
S213~S254
环，累计完
成注浆
42
环（
42
孔），注浆孔位距离盾构隧道结构外边线
4m
，
（盾构隧道底部往上
1m
开始），注浆方案与注浆深度为
4.2m
一阶段微扰动斜孔注浆试验有所区别，主要是：根据现场条件
进行了适当调整；因该工程整体体量过大，施工和微扰动注浆
对盾构隧道的扰动次数过多，为了减少微扰动斜孔注浆对沉
降的影响，尤其是竖向注浆管偏转后，故取消了盾构隧道底部
1m
位置的注浆。
二阶段微扰动斜孔注浆试验的单孔注浆分布和纠偏情况
如图
6
所示。本阶段每个注浆孔仅安排注浆一次，由图
6
可
知，单孔注浆纠偏盾构隧道的收敛效果明显，纠偏量基本约
0~
-
5mm
。
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
210
-20
-25
-30
-35
-40
斜孔注浆时间
S226
环
S238
环
2021/7/102021/7/25
2021/8/9
2021/8/24
2021/9/8
2021/9/23
2021/10/8
日期
b特征点沉降时程曲线
图7盾构隧道沉降变化曲线
（二阶段）
图
8
为二阶段微扰动斜孔注浆试验监测期间，盾构隧道
的平均收敛变化量
-4.9mm
，最大收敛变化量
-8.8mm
，盾构隧
道的收敛变形也得到了有效整治。
5
斜孔注浆区域
开始注浆
注浆结束
215
220
225230
环号
235
240
图6单孔注浆变形量
（二阶段）
-10
-15
-20
-25
-30
-35
200
210
220
230
环号
240
-5
0
二阶段微扰动斜孔注浆试验监测期间，盾构隧道的沉降
变形曲线如图
7
所示。从变形曲线上可以看出，盾构隧道的整
体沉降变形基本稳定，对比注浆前、注浆中、注浆后
3
个时间
段可知，在微扰动斜孔注浆过程中，盾构隧道的沉降变形出现
了明显的波动，但最终变化量较小。同时也证明了，一定量小
角度地偏转竖向注浆管并不会带来额外的沉降变形，与前文
一阶段注浆试验所述相符。
-20
-25
-30
-35
-40
200
斜孔注浆区域
开始注浆
注浆结束
250
260
a
-20
收敛累计变形曲线
斜孔注浆区域
S226
环
S238
环
-25
-30
-35
2021/7/102021/7/25
2021/8/9
2021/8/24
2021/9/8
2021/9/23
2021/10/8
日期
210
220
230
环号
240
250
260
b特征点收敛时程曲线
图8盾构隧道收敛变化曲线
（二阶段）
与一阶段微扰动斜孔注浆试验对比而言，不难发现
3
个
177
a沉降累计变形曲线
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相同点和
2
个不同点。其中，相同点：（
1
）微扰动斜孔注浆技术
整治盾构隧道的收敛变形效果较为明显，收敛变形得到有效
控制与改善；（
2
）盾构隧道的收敛变形整治效果主要集中于注
浆区域内和注浆过程中，并不会引起不可控的情况，以“少量
多次”的量化注浆措施，达到了对盾构隧道“微扰动”纠偏整治
的目的；（
3
）在微扰动斜孔注浆的后期，盾构隧道均会因周边
土体超孔隙水压力的消散而有“回弹”，但其回弹量较小。不同
一阶、二阶段微扰动斜孔注浆试验的整治效果存在一点：（
1
）
定差异性。首先，是微扰动斜孔注浆方案有所调整（注浆距离、
注浆量）；其次，对应两次注浆试验的盾构隧道区域基本重叠，
只是分别在位于盾构隧道的两侧，二阶段注浆试验在一定程
度上会受到一阶段的耦合影响；最后，微扰动注浆整治技术受
众多因素的影响，如盾构隧道本身状况、地层条件、孔隙水压
力等。（
2
）二阶段微扰动斜孔注浆试验中，无论是盾构隧道单
孔的纠偏效果还是整体的纠偏效果，其均匀性都要优于一阶
段注浆试验，而一阶段注浆试验的纠偏效果离散性虽然较大，
但最大纠偏效果也较为突出。
考虑实际地铁盾构隧道整治过程中的痛点和特点，改进
了常规微扰动注浆技术，结合盾构隧道的监测数据探究、分析
了微扰动斜孔注浆技术对于整治盾构隧道收敛变形的可行
性，可得到以下结论：
1
）微扰动斜孔注浆技术既可以很好地避开市政管线等障
碍物，解决常规微扰动注浆技术的局限性，又可以对盾构隧道
产生整治效果；
2
）相比于常规微扰动注浆技术，微扰动斜孔注浆技术的
整治效果会有所减少；
3
）微扰动斜孔注浆技术对于盾构隧道的沉降影响较小，不
会产生额外的沉降扰动。
【参考文献】
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UndergroundSpaceTechnology,2009,24(4):454-465.
[J].绿色建筑,2020,12(4):102-105.
5结论
4微扰动斜孔注浆机理分析
综合分析两个阶段的微扰动斜孔注浆试验成果可知，微
扰动斜孔注浆技术是利用“双泵”将“双液浆”喷射出，通过特
制的混合器充分混合，再将注浆芯管注入土体中，浆液在压力
的作用下使土体劈开，随着注浆管的逐步提升，在土体中形成
脉状注浆体，对隧道的周边土层有填充、压密和加固土体的作
用，能提高土层的强度和变形模量，控制隧道变形。
从双侧单排的注浆布设方案来看，整体纠偏整治效果良
好，已达到预期目标。此外，在施工过程中，注浆管存在一定量
的小角度偏转（一般为
5
毅~
15
毅），因此，注浆作用机理发生了一
定改变，注浆液体水平作用力有所分散，使注浆整治效果比常
规微扰动注浆技术略差。但相比于常规微扰动注浆技术，因市
政管线影响受扰而无法开展的情况而言，微扰动斜孔注浆技
术可有效弥补这一大缺陷。
与常规微扰动注浆整治技术的区别是，注浆液体会对盾
构隧道产生向上的作用力，使其产生抬升的可能性，属于多余
的施工扰动。根据“少扰动、小扰动”的变形控制原则，施工过
程中，在满足达到避开障碍物的情况下，应尽可能选择小角度
的偏转，或缩小下段注浆范围，如二阶段微扰动斜孔注浆试验
中采取的
4.2m
注浆高度，以减小对盾构隧道的向上作用力。
178
environmentprotectioninShanghaisoftground[J].Tunnellingand
[4]邵华,黄宏伟,张东明,等.突发堆载引起软土地铁盾构隧道大变形
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[7]complexunloadedbyadeepexcavation[J].
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旻
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【收稿日期】2021-11-17
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