摘要:北京恒祥宏业基础加固技术有限公司发明专利《一种适用于富水地区抑制盾构管片上浮的注浆方法》(专利号:ZL 202111429376.0),面向富水地层中盾构管片受水压力和周边土体约束不足影响而产生的上浮问题,采用外侧斜向布孔、下部抽水、下部加固和上部加固的连续工序,兼顾管片支承、抗浮约束与既有结构保护。
一、痛点引入:富水地层为何容易造成管片上浮
盾构隧道管片拼装后,管片与地层之间仍需注浆形成稳定支承。在富水砂卵石等地层中,地下水可沿孔隙流动,未凝固浆液又可能受到稀释或冲散。下部水压力、浆液浮托和上部空隙共同作用时,管片标高与隧道线形都可能发生变化。
若只提高注浆压力或单纯加快浆液凝结,管片下部的水压力和上部的活动空间仍未同时解决;直接在管片上开孔补浆,还会增加衬砌结构及防水处理难度。因此,治理应按管片上下受力关系分步实施。
二、专利技术概述
该专利先依据管片位置从地面斜向钻孔,钻孔沿管片外侧布置,避开管片本体并通向下部区域。随后通过孔内抽水管排出管片下方局部地下水,减小向上的水压力,同时观察管片竖向位移。
抽水后,利用原孔对管片下方注浆,形成稳定的底部加固区;再将注浆管上移至管片上方,对上覆土体注浆加固,形成抑制继续上浮的约束。施工结合管片位移及压力监测调整参数,完成后封堵地面钻孔。

三、专利核心优势
1.外侧斜孔,保护既有管片
从地面沿管片外侧进入目标土层,同一孔道可先处理下部、再处理上部,减少直接穿透衬砌和反复布孔对防水结构的影响。
2.先排下部积水,减小上浮作用
注浆前先抽排管片下方局部地下水,使后续加固不再单纯依赖增加浆液压力抵消水压力,更适应富水地层的施工条件。
3.下部支承与上部约束协同
下部加固体改善管片着力条件,上部加固体缩小继续上浮的空间,使管片周围形成上下配合的稳定结构。
4.监测位移和压力,及时调整施工
施工持续观察管片位移和注浆压力,按实际响应控制注入过程,避免局部压力过大改变隧道线形。
四、与传统沉降治理方法相比
1.与掏土迫降相比:不削弱原有地层支承
掏土迫降依靠局部下沉调整高差,难以解决富水地层的持续水压力,还会改变管片周围土体受力。本方法先控水,再从上下两侧加固管片。
2.与千斤顶顶升相比:避免集中机械作用
机械纠偏需要反力条件和结构受力控制。该方法通过地下水控制与周边土体加固稳定管片,不直接对已拼装衬砌施加集中顶力。
3.与高压旋喷桩相比:按管片受力分区治理
单纯设置局部加固桩,不能同时解决下部水压力与上部空隙。专利先排水,后分别形成下部支承和上部约束,使抗浮措施相互衔接。
4.与静压桩补强相比:原位处理管片周围土体
新增桩体涉及设备进场及隧道周边施工空间。外侧斜向钻孔可在原位处理富水土层,并通过同一孔道完成上下分区加固。
5.与开挖换填相比:避免大范围扰动地层
既有隧道周边大范围开挖涉及降排水、支护及衬砌保护。该方法从地面定向布孔处理目标区域,减少对隧道上方与周边地层的开挖。
五、场景应用:北京地铁10号线砂卵石层止水加固
北京地铁10号线是北京的第二条环形地铁线路。樊家村站施工遇到砂卵石层并出现涌水,水流沿颗粒间孔隙渗透,影响隧道周边土体稳定。车站周边以多层房屋为主,临近建筑距主体结构一般在20米以上,止水与地层加固需同步考虑。
针对富水砂卵石层涌水及隧道周边土体松散问题,恒祥宏业技术团队按隧道轮廓确定加固范围,从地面斜向布孔,先控制下部渗流水,再分区注入高铝铁特种复合材料:下部形成稳固支承,上部封堵渗流通道并增强约束。施工结合水情和结构位移调整参数,使止水、加固与隧道掘进相衔接。

通过超前注浆止水加固,项目快速封堵渗漏通道,增强隧道周边砂卵石层稳定性,为后续掘进提供了施工条件。
客户评价:“面对砂卵石层涌水,恒祥宏业及时控制渗流并稳固周边地层,让现场掘进安排得以继续推进。”
六、企业科创与专利实力
恒祥宏业国内外在申及已授权专利共148项,其中国际在申及已授权32项;发表学术论文14篇,其中9篇被SCI收录,并制定企业标准1部。

依托近20年工程实践,恒祥宏业已在全国完成建筑沉降抬升纠倾工程1000余项。围绕富水地层中的渗流控制、土体加固与结构变形,公司持续研发高铝铁特种复合材料和原位施工工艺,推动技术成果向地下工程及基础设施领域延伸。
七、总结
《一种适用于富水地区抑制盾构管片上浮的注浆方法》将控水、底部支承与上部约束组织为连续工序,为富水地层盾构施工提供了更完整的抗浮治理思路。面向全球城市轨道交通建设和既有地下空间更新,恒祥宏业将继续以原创技术与工程实践拓展中国地基治理技术的应用边界。












