盾構(gòu)同步注漿引起土體變形的影響研究

汪海林， 魏新江，， 魯梁梁， 劉映晶， 朱漢華， 張彪

（1.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州 310058；2.浙大城市學(xué)院，杭州 310015；3.中天建設(shè)集團(tuán)有限公司，杭州 310009）

0 引言

隨著城市交通壓力日益增加，城市地鐵建設(shè)得到迅速發(fā)展，地鐵施工所需的盾構(gòu)施工技術(shù)也日益成熟。對(duì)于盾構(gòu)隧道引起的地表沉降變形問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，取得了眾多研究成果，其中一個(gè)較為重要的結(jié)論是在盾構(gòu)施工過程中引起地表變形的主要原因有以下5個(gè)方面［1］：刀盤和周圍土體所產(chǎn)生的摩擦作用；盾構(gòu)開挖面支護(hù)作用；盾殼與周圍土體之間的摩擦作用；開挖面的卸載作用；由盾尾間隙造成的地層損失。在減小這些因素引起的地表變形和管片結(jié)構(gòu)受力方面，壁后同步注漿是一個(gè)在工程中廣泛應(yīng)用的工藝，它的具體作用主要體現(xiàn)在緩解地層變形，確保管片襯砌受力均勻，提高盾構(gòu)隧道的抗?jié)B性，固定管片襯砌的位置，承受盾構(gòu)后備設(shè)施產(chǎn)生的荷載等方面。因此，壁后同步注漿作為減少地層損失的重要手段，研究它對(duì)土體變形影響有十分重要的理論及工程實(shí)際意義。

1 盾構(gòu)同步注漿的原理及作用

1.1 盾構(gòu)同步注漿施工技術(shù)原理

在隧道和地下建筑工程施工時(shí)，盾構(gòu)法是一種比較常用的施工工藝，該工藝主要在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的工作配合下實(shí)施，由地鐵盾構(gòu)施工示意見圖1，盾構(gòu)機(jī)的刀盤直徑一般比隧道管片的襯砌外徑要大，在盾構(gòu)施工過程中，當(dāng)盾尾的管片脫出時(shí)，管片和圍巖間就會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)度為8～16cm的空隙見圖2，又由于此時(shí)隧道巖體周圍沒有支護(hù)，巖體便會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位移動(dòng)，從而導(dǎo)致地表發(fā)生沉降變形，致使整個(gè)工程的施工風(fēng)險(xiǎn)增大，為了應(yīng)對(duì)這種情況，一般采取壁后注漿施工工藝。

圖1 地鐵盾構(gòu)施工示意圖

圖2 盾尾空隙

同步注漿屬于盾構(gòu)隧道壁后注漿工藝中的一次注漿，它的原理是在盾構(gòu)向前推進(jìn)、盾尾間隙形成的同時(shí)通過同步注漿系統(tǒng)及盾尾或管片上的注漿孔采用雙泵四管路對(duì)稱同時(shí)進(jìn)行注漿見圖3［2］，并在盾尾間隙形成的瞬間填充漿液，從而使周圍土體獲得支撐，防止土體坍塌，控制地表沉降［3］，且由于同步注漿是在盾尾間隙產(chǎn)生和注漿充填處理兩者沒有相對(duì)時(shí)間滯后的狀態(tài)下實(shí)施的，因此同步注漿是比較理想的注漿方式。

圖3 同步注漿示意

1.2 同步注漿在盾構(gòu)隧道中的作用

在盾構(gòu)隧道施工中注入漿體就是在圍巖與管片之間的間隙灌入部分漿體，這一流程的工藝選擇主要取決于隧道變形和地面沉降在工程項(xiàng)目中的有關(guān)指標(biāo)，并且從工程項(xiàng)目實(shí)施初始階段到終止階段都不能有變化，而最終它對(duì)盾構(gòu)隧道掘進(jìn)的保護(hù)作用主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面［4］：

（1） 控制地面的沉降。盾構(gòu)機(jī)在施工操作中由于開挖直徑和管片直徑不匹配會(huì)導(dǎo)致形成盾尾間隙，為了防止盾尾間隙的不利影響，必須及時(shí)采取同步注漿工藝，支撐巖體，減少土層的移動(dòng)和變形，提高施工的安全性，同時(shí)控制地面沉降。

（2） 提高隧道的整體穩(wěn)定性。由于盾構(gòu)隧道本身是由管片襯砌，并與周圍土層等相互作用而形成的一種比較穩(wěn)定的構(gòu)筑物，所以所注漿體可以作為襯砌結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)層使管片與周圍巖體一體化，限制隧道結(jié)構(gòu)，降低盾構(gòu)隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

（3） 防止管片上浮。如果盾尾存在間隙，那么盾構(gòu)管片自身的重力就會(huì)比浮力小，進(jìn)而造成管片上浮，而同步注漿工藝可以起到良好密封作用，有效減小盾尾間隙率，填補(bǔ)盾尾空隙，防止管片上浮。

（4） 增加盾構(gòu)隧道的防滲水能力。很多地鐵隧道難以避免的會(huì)需要穿越富水層，這就使得盾構(gòu)隧道需要有較強(qiáng)的防水、抗?jié)B能力，除了已有的抗?jié)B防線，同步注漿也能起到防水作用，保證盾構(gòu)隧道后期的使用質(zhì)量及壽命。

此外，盾構(gòu)隧道掘進(jìn)過程中還有諸多需要注意的關(guān)于材料與技術(shù)方面的要點(diǎn)，如同步注漿的管理，同步注漿材料選擇，注漿流程的把控等。

2 盾構(gòu)同步注漿對(duì)土體變形影響

同步注漿在施工工藝、注漿量、漿液性質(zhì)、周圍土質(zhì)等因素的共同影響下，其擴(kuò)散過程十分復(fù)雜，因此其在施工過程中會(huì)引起難以預(yù)料的土體變形，對(duì)于這種影響，很多學(xué)者已經(jīng)開展了大量的分析和研究，目前已有的研究主要集中在幾個(gè)方面，即理論方法研究、數(shù)值計(jì)算、模型試驗(yàn)和實(shí)測(cè)分析。

2.1 理論方法研究

理論研究主要在于求解同步注漿引起的地表變形計(jì)算公式，研究方法通常是將無限土體中的圓柱形孔擴(kuò)張問題修正后應(yīng)用于實(shí)際問題中的半無限土體解析，再加上一些為簡(jiǎn)化問題而作的基本假定，如土體是小變形，滿足胡克定律等，進(jìn)而將半無限土體問題用鏡像法、應(yīng)力函數(shù)法、積分法等解出，如圖4所示，有的研究還會(huì)與Mindlin解進(jìn)行比較，再根據(jù)不同工況和位移影響因素得到不同的位移解答，最后或再做一個(gè)數(shù)值模擬作為理論驗(yàn)證。

圖4 圓（柱形）孔擴(kuò)張理論模型推導(dǎo)示意圖

雖然盾構(gòu)施工已有較久的歷史，并經(jīng)過Peck等的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，該方面的理論研究有了較好的起步，但對(duì)于盾尾空隙及同步注漿可能造成的土體變形從上世紀(jì)八九十年代才開始有系統(tǒng)的分析。首先ItoT［5］在分析由于盾構(gòu)施工引起的地表沉降時(shí)考慮盾尾空隙要么由漿液完全填充，盾構(gòu)機(jī)開挖面的應(yīng)力釋放是造成地表沉降的主要原因，要么不考慮盾尾注漿，盾尾空隙由土體完全填充，以此利用常量邊界元進(jìn)行研究。后來 Lo和 Rowe［6，7］又邁出了歷史性的一步，他們提出了間隙參數(shù)這個(gè)概念，認(rèn)為間隙參數(shù)的大小由盾構(gòu)直徑、襯砌直徑差和施工質(zhì)量決定，并據(jù)此Lee［8］做了進(jìn)一步解釋，導(dǎo)出了關(guān)于間隙參數(shù)G的公式：

式中，Gp為襯砌管片和盾殼外徑間的空隙；μ3D為彈塑性變形量；ω取決于施工工藝。

基于前人成果，且由于在盾構(gòu)隧道施工中對(duì)變形的控制要求越來越嚴(yán)格，此后學(xué)者們對(duì)于同步注漿對(duì)土體變形影響的研究主要集中在盾尾空隙和相關(guān)參數(shù)引起的一系列問題。葉飛等［9］以柱形孔擴(kuò)張理論為基礎(chǔ)，將同步注漿對(duì)地層的壓力效應(yīng)視為應(yīng)力－位移問題，通過鏡像法推導(dǎo)出同步注漿引起的地表變形簡(jiǎn)析式，并分析了注漿壓力與地表變形的關(guān)系。梁榮柱等［10］基于Mindlin解，考慮施工參數(shù)和地層損失引起的地層位移，得到了土體表面的豎向位移和深層土體的水平位移解答。魏綱等［11］主要考慮注漿量、注漿壓力、注漿材料這3個(gè)注漿參數(shù)對(duì)地層變形的影響，分析了盾構(gòu)前方泥水壓力和其不同分布形式對(duì)同步注漿壓力的反作用，另外還討論了壁后注漿對(duì)周邊環(huán)境的影響。夏建中等［12］對(duì)比靜壓樁的擠土效應(yīng)，通過位移－位移問題假定和小孔擴(kuò)張理論推導(dǎo)出漿液擴(kuò)散引起的位移場(chǎng)，并分析了注漿率、隧道開挖半徑和開挖深度等因素對(duì)地表隆起值的影響規(guī)律。趙軍［13］將注漿壓力作用于周圍土層看作是厚壁圓環(huán)受內(nèi)部壓力作用，并基于彈塑性理論將其簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問題進(jìn)行求解，分析了在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中注漿壓力分布模式、同步注漿時(shí)間、掌子面推力和等代層厚度對(duì)地層變形的影響規(guī)律。

2.2 數(shù)值計(jì)算

通過研究盾構(gòu)施工及同步注漿的相關(guān)參數(shù)，以及注漿壓力分布形式，諸多學(xué)者分析了同步注漿對(duì)土體變形的影響。Tomas Kasper［14］研究了盾構(gòu)隧道施工過程中同步注漿壓力、盾構(gòu)工作面壓力、漿體性質(zhì)、覆土層厚度等對(duì)地表沉降和隧道上浮的影響。雷華陽等［15］對(duì)天津某地鐵區(qū)間開挖進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，發(fā)現(xiàn)考慮注漿孔分布的分均勻注漿形式模擬最接近真實(shí)情況，通過分析得到注漿的及時(shí)率、注漿量、注漿壓力等因素對(duì)隧道開挖造成地層損失的補(bǔ)償規(guī)律。王鵬等［16］以實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段研究了同步注漿漿液的工程性質(zhì)、漿液壓力充填分布、漿液固結(jié)壓縮等因素對(duì)控制地層變形的作用效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)注漿壓力和注漿量增大時(shí)，對(duì)控制地表變形的效果十分顯著，這是只增大彈性模量時(shí)所不能比擬的。

由于合理的注漿壓力能使自重作用下的圍巖變形達(dá)到最小，使隧道周邊的應(yīng)力分布達(dá)到最佳［17］，進(jìn)而有效調(diào)整地表沉降總量，同時(shí)很大程度會(huì)影響支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)壓力，并且注漿量的取值也是依據(jù)注漿壓力的大小而變化的，因此注漿壓力是一個(gè)舉足輕重的參數(shù)，需要充分考慮各種因素確定它的合理值。謝自韜等［18］分析了注漿壓力的變化對(duì)圍巖變形和地層位移變化的影響，并提出一種確定合理注漿壓力的方法。孫闖等［19］分析注漿壓力對(duì)地表沉降及管片上浮的影響，發(fā)現(xiàn)隨著注漿壓力的變化隧道周圍的土體變形會(huì)有很大的改變，且由于漿體硬化導(dǎo)致上浮的管片也會(huì)受到注漿壓力的影響。王冠瓊等［20］考慮注漿壓力消散和漿液固結(jié)硬化，分析了注漿量和注漿壓力變化對(duì)地表沉降變形的影響規(guī)律。

在盾構(gòu)施工過程中同步注漿作業(yè)會(huì)遇到諸多不同的困難，如注漿空洞，注漿充填率，漿體硬化，二次補(bǔ)充注漿等，學(xué)者們依托相應(yīng)的實(shí)際工程通過有限元分析也進(jìn)行了相關(guān)研究。劉建海等［21］通過模型預(yù)測(cè)了盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)盾尾同步注漿和管片補(bǔ)充注漿所導(dǎo)致的地表變形。楊春山等［22］分析漿體硬化對(duì)地表沉降的影響，結(jié)果表明漿體硬化時(shí)地表沉降量較大，因此在施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)漿體硬化程度的監(jiān)控，以有效控制地表沉降。沈榮俊等［23］在數(shù)值模型的不同位置設(shè)置同步注漿空洞缺陷，分析了不同位置的空洞對(duì)地層和管片變形不同程度的不利影響。林志宇等［24］在實(shí)際工程背景下分析了不同注漿充填率下地層變形的變化。

根據(jù)以上研究可看出，已有的大部分?jǐn)?shù)值分析還是依托實(shí)際工程對(duì)同步注漿施工影響做一個(gè)評(píng)估，以及對(duì)施工時(shí)的各參數(shù)做一個(gè)定性評(píng)價(jià)，而對(duì)不同地質(zhì)條件、不同工況下同步注漿對(duì)土體變形的影響沒有一個(gè)通用的理論解析，這就使得不同數(shù)值模型具有不同的適用情況，所以對(duì)于數(shù)值計(jì)算方法的匹配性要尤其注意。

2.3 模型試驗(yàn)和實(shí)測(cè)分析

模型試驗(yàn)法能夠在室內(nèi)等較為可控的環(huán)境條件下再現(xiàn)實(shí)際工程的情況，該方法有室內(nèi)1g模型試驗(yàn)法見圖5和超重力離心試驗(yàn)法見圖6，在盾構(gòu)隧道施工的研究中，單就分析同步注漿對(duì)土體變形影響的模型試驗(yàn)較少，文中列出國內(nèi)外較主要的與之相關(guān)聯(lián)的模型試驗(yàn)結(jié)果，以期能對(duì)文中研究有所幫助，結(jié)果如表1所示。

圖5 室內(nèi)1g模型箱裝置

圖6 浙江大學(xué)zju-400土工離心機(jī)

表1 盾構(gòu)隧道同步注漿對(duì)土體變形影響的模型試驗(yàn)研究

相比模型試驗(yàn)的成本高，實(shí)驗(yàn)復(fù)雜，只適用于特大型工程，實(shí)測(cè)分析在同步注漿對(duì)土體變形影響的研究中就應(yīng)用得較為廣泛，因?yàn)閷?shí)測(cè)數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)影響結(jié)果，它能夠反應(yīng)工程中各種復(fù)雜因素的綜合作用機(jī)理，揭示同步注漿及其各參數(shù)對(duì)于土體變形影響的特性和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

司翔宇［29］先對(duì)實(shí)際工程中得到的盾構(gòu)推進(jìn)過程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，再應(yīng)用有限元軟件模擬盾構(gòu)施工，研究了工作面平衡壓力、同步注漿量、土質(zhì)情況等各個(gè)施工參數(shù)對(duì)周圍土體變形的影響，并給出了一系列控制地層變形的措施。韓日美等［30］結(jié)合數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，通過對(duì)比襯砌對(duì)土層的反作用力與初始地應(yīng)力來評(píng)價(jià)盾構(gòu)隧道盾尾注漿效果，研究得出越好的注漿效果越能控制地層沉降。林存剛等［31］依托杭州慶春路某段泥水盾構(gòu)工程，對(duì)其施工引起的地面沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，總結(jié)出地面沉降特點(diǎn)及其影響地層的因素，并發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高同步注漿壓力使?jié){液填充盾尾空隙并擠壓土層可以抵消部分地層損失，減少地表沉降。

2.4 同步注漿對(duì)土體變形影響分析

綜上所述，同步注漿對(duì)土體變形的影響主要集中在盾構(gòu)施工參數(shù)、土層性質(zhì)、注漿參數(shù)和工藝方面。其中注漿參數(shù)和工藝的影響尤為重要，因?yàn)橥ㄟ^壁后注漿技術(shù)填充盾尾空隙是最直接的控制地層位移和隧道上浮的方式，文中選取了幾個(gè)具有代表性的因素加以得出：①注漿量和注漿壓力。在一般工程中，注漿量和注漿壓力可作為雙指標(biāo)控制土體變形，在一定范圍內(nèi)增加注漿量和注漿壓力能夠有效減小地層變形和地表沉降，當(dāng)然這個(gè)范圍對(duì)于不同的實(shí)際工程可能有不同的取值，另外注漿壓力不能過大，否則反而會(huì)造成地表隆起；②漿液強(qiáng)度。當(dāng)漿液的基礎(chǔ)性質(zhì)如材料、配比、彈性模量等有差別時(shí)，其配置成的漿液強(qiáng)度也會(huì)有所不同，從而在漿液注入后它的壓力消散和硬化速度將會(huì)不一樣，又由于漿液硬化對(duì)管片位移影響很大，所以在施工過程中時(shí)刻監(jiān)測(cè)漿液強(qiáng)度能夠在很大程度上控制管片的位移和隧道的縱向變形；③注漿壓力分布模式。盾尾注漿是為環(huán)向填充，當(dāng)假設(shè)漿液符合賓漢姆流體，可通過推導(dǎo)得出其環(huán)向填充壓力分布模式，除了考慮由重力和注漿孔分布形成的重力非均布和三角形分布，其他主要的分布形式有均勻注漿壓力分布和非均勻注漿壓力分布見圖7，若再將拱頂與拱底注漿壓力按不同比例設(shè)置，可探討更多的壓力分布模式的影響，付艷斌等［32］通過分析得出非均勻壓力模式相比均勻壓力模式對(duì)管片的應(yīng)力影響更大，且其造成的地層與地面沉降也更大，但它更符合工程實(shí)際，因此在評(píng)估地表變形時(shí)需綜合考慮這兩種形式；④注漿充填率。壁后注漿漿液充填率也是控制地表變形的重要因子，林志宇等發(fā)現(xiàn)地表沉降會(huì)隨著充填率的增大而減小，且100%充填率是一個(gè)重要分界點(diǎn)，當(dāng)充填率由100%減小到80%所產(chǎn)生的沉降增加值是充填率由100%增大到120%所減小的沉降值的7倍多，因此在工程中充填率取值均超過100%，且還要注意由于地層滲透和地下水影響所造成的充填率損失。

圖7 注漿壓力分布模式示意圖

除了注漿參數(shù)和工藝以外，隧道土體及盾構(gòu)參數(shù)等也會(huì)對(duì)土體變形產(chǎn)生較大的影響，列出了余下具有代表性的影響因素的影響總結(jié)，結(jié)果如表2所示。

表2 盾構(gòu)施工參數(shù)及土層性質(zhì)對(duì)土體變形的影響

通過以上幾個(gè)方面綜述可以看出，現(xiàn)有盾構(gòu)隧道同步注漿對(duì)土體變形影響的研究主要集中在基于Mindlin解的經(jīng)驗(yàn)公式法和數(shù)值計(jì)算方面，有的學(xué)者會(huì)根據(jù)實(shí)際工程的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)對(duì)比驗(yàn)證分析，而根據(jù)不同巖土體性狀通過力學(xué)原理推導(dǎo)一個(gè)適用性較強(qiáng)的理論研究比較少，尤其是針對(duì)同步注漿引起的地層變形的力學(xué)原理分析，相關(guān)理論研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。而在研究中涉及的各參數(shù)對(duì)地表沉降的影響，需要更加全面地考慮、綜合討論，并分別研究各情況下的適用性。

3 減小同步注漿引起的地表變形的措施

3.1 控制施工參數(shù)及合理選用同步注漿參數(shù)

在施工中根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的種類和實(shí)際工程條件，選擇合適的施工參數(shù)，以減小盾構(gòu)掘進(jìn)過程中對(duì)同步注漿的影響，進(jìn)而降低其引起的地表變形。

王法等［33］使用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)盾構(gòu)施工引起地表沉降的影響因素進(jìn)行敏感性分析，得到了各個(gè)影響因素對(duì)地表沉降的影響程度，并發(fā)現(xiàn)一些盾構(gòu)施工中較重要的施工參數(shù)如土倉壓力、同步注漿量、盾構(gòu)姿態(tài)偏移量等的設(shè)定應(yīng)根據(jù)不同地層、隧道埋深和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)而作出不同的選擇。何國軍等［34］通過實(shí)際工程發(fā)現(xiàn)采用“雙控”同步注漿模式，以砂與粉煤灰為主要原材料的單液漿施工技術(shù)可以有效降低地表后期的沉降。魏曉峰等［35］通過數(shù)值計(jì)算與實(shí)測(cè)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用置換工法時(shí)盾構(gòu)機(jī)背土現(xiàn)象會(huì)明顯減少，進(jìn)而有效降低了雙圓盾構(gòu)在軟土地層施工中的地表沉降。鞠鑫等［36］采用雙孔平行隧道地表沉降計(jì)算公式、有限元分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)3種方法揭示了土艙壓力和同步注漿參數(shù)共同作用時(shí)對(duì)地表沉降的控制效果不如上述參數(shù)單獨(dú)作用時(shí)顯著，因此在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中保持初始土艙壓力的同時(shí)、增加注漿量是設(shè)計(jì)方案的首選。

此外，為達(dá)到預(yù)期注漿效果，減小地表沉降，施工前的準(zhǔn)備必不可少。首先需要選擇合適的同步注漿材料，根據(jù)實(shí)際工況、注漿要求和成本控制等選擇惰性漿、硬性漿或雙漿液；其次，確定合理注漿參數(shù)，這其中又以注漿壓力和注漿量的確定尤為重要，注漿壓力必須大于土層水土壓力，一般可取該注漿點(diǎn)位置靜止土壓力的1.1～1.2倍，而注漿量的計(jì)算一般取用以下公式：

式中，D1為隧道外徑；D2為管片外徑；l為盾構(gòu)推進(jìn)長(zhǎng)度；α為注漿率，另外考慮到實(shí)際施工中存在的漿液損失問題，實(shí)際注漿量應(yīng)取理論計(jì)算結(jié)果的1.3～1.8倍；最后，針對(duì)同步注漿施工中的常見問題，譬如漏漿、堵管、管片上浮等，可以采取棉紗堵漏、泡沫注入系統(tǒng)，調(diào)整配漿比、單獨(dú)清洗管路，科學(xué)選擇漿液類型、加強(qiáng)管片沉浮監(jiān)測(cè)、根據(jù)實(shí)時(shí)情況改變注漿參數(shù)等措施來分別解決應(yīng)對(duì)。

3.2 同步注漿以外的施工防護(hù)

除同步注漿的影響以外，在盾構(gòu)隧道施工過程中，還有許多除了盾構(gòu)及同步注漿以外的因素可能造成地表沉降或隆起或加重已有的土體變形，因此可采用以下措施進(jìn)行施工防護(hù)：土體加固，以阻斷施工影響為主的土體全方位高壓噴射加固法，但由于土體加固過程本身就是一種對(duì)土體的擾動(dòng)，因此要充分重視其造成的影響；二次注漿補(bǔ)償，需要注意的是在注漿過程中應(yīng)對(duì)盾構(gòu)隧道沉降和收斂變形進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)及反饋；另外還有諸如邊盾構(gòu)施工邊加強(qiáng)盾構(gòu)開挖面的支護(hù)等施工防護(hù)。

從上述分析易知，對(duì)于同步注漿引起的地表變形控制主要從施工前的參數(shù)選擇、工藝準(zhǔn)備，施工時(shí)的技術(shù)運(yùn)用、工法控制，以及施工后的防護(hù)、監(jiān)測(cè)這三部分考慮，各部分的施工措施方法及其最優(yōu)選擇前人已有諸多研究，而在實(shí)際工程中則需要注意的是根據(jù)情況在每一環(huán)節(jié)抉擇出最優(yōu)方案。

4 問題分析與應(yīng)用前景

基于文中總結(jié)，還有以下幾個(gè)方面可以進(jìn)一步深入探討：

（1） 雖然圓孔擴(kuò)張理論因其力學(xué)原理相對(duì)明確且形式簡(jiǎn)單而得到廣泛應(yīng)用，但隨著工程實(shí)際的復(fù)雜化，同步注漿形式的多樣化，這一單一的理論模型可能不再適用于所產(chǎn)生的工程場(chǎng)景，因此可以探求新的理論研究方法。另外，同步注漿引起的管片上浮以及對(duì)隧道的影響可以進(jìn)行綜合考慮，將注漿柱形孔擴(kuò)張和盾構(gòu)隧道及管片看作集合模型，考慮三維空間下同步注漿引起的土體變形。

（2） 關(guān)于同步注漿方面的模型試驗(yàn)是少有人研究的，因此對(duì)于模型的研制是一個(gè)非?？尚械难芯糠较颍绻軌蜓兄瞥龈臃蠈?shí)際情況的盾構(gòu)同步注漿及其對(duì)周圍土體影響的模型，那么就能夠提升模型試驗(yàn)的廣度和精度，另外再加上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的局限性，這就有必要進(jìn)一步對(duì)盾構(gòu)同步注漿進(jìn)行分類，建立影響因素與測(cè)量值之間的數(shù)學(xué)模型，得到適用性更強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

（3） 對(duì)于在不同地層、不同土質(zhì)中的同步注漿施工，盾構(gòu)形式、尺寸、注漿參數(shù)的選取，注漿材料及配比的工程適用性等問題諸多學(xué)者都已進(jìn)行過相關(guān)研究，但在某工況下經(jīng)系列選擇后的同步注漿施工的變形模式?jīng)]有一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)性分析，可以分別考慮在不同土質(zhì)如黏土、砂土、粉砂層、含水地層等，同步注漿所引起的地層位移和土體變形定量范圍解，從而借以對(duì)比予以實(shí)際工程借鑒經(jīng)驗(yàn)。

（4） 除了同步注漿對(duì)土體變形影響，還存在土與結(jié)構(gòu)的相互作用。在盾構(gòu)隧道施工過程中，土體與隧道的相互接觸存在多種狀態(tài)，從隧道周圍土體的應(yīng)力出發(fā)考慮同步注漿對(duì)土體變形影響已引起學(xué)者關(guān)注，根據(jù)不同接觸狀態(tài)來建立合理的力學(xué)模型，對(duì)同步注漿作用機(jī)理進(jìn)一步研究將是一大趨勢(shì)。

（5） 文中主要綜合討論了盾構(gòu)同步注漿對(duì)土體變形的影響，而在實(shí)際施工中不論是隧道中地層的移動(dòng)還是地表土體的變形都會(huì)反過來對(duì)同步注漿產(chǎn)生一定的影響，這種反作用可能對(duì)于注漿施工、注漿參數(shù)的選擇都有一定的影響，因此可以從這方面入手考慮同步注漿施工的防護(hù)和優(yōu)化。

5 結(jié)語

盾構(gòu)隧道同步注漿對(duì)土體變形的影響隨著城市地下空間的不斷開發(fā)建設(shè)越發(fā)復(fù)雜，同時(shí)會(huì)不斷出現(xiàn)各種新的問題。文中總結(jié)了盾構(gòu)同步注漿對(duì)土體變形的影響機(jī)理與特點(diǎn)，給出了理論模型與研究、數(shù)值計(jì)算、模型試驗(yàn)和實(shí)測(cè)分析、施工控制與防護(hù)措施等方面所取得的一系列研究成果，指出現(xiàn)有研究仍存在的一些問題，望文中能夠給予研究者一些幫助與啟發(fā)，為以后相關(guān)領(lǐng)域的研究提供有益參考。