盾构同步注浆及二次注浆方案
注浆参数
二次注浆的水泥浆注浆压力为0.2Mp~0.4Mp, 浆液流量:10~15L/Min,使浆液能沿管片外壁 较均匀的渗流,而不致劈裂土体,形成团状加固区, 影响注浆效果;水玻璃双液浆注浆压力为 0.3Mp~0.6Mp。具体部位还应参考隧道覆土厚 度、地下水的压力及管片的强度等进行准确设定。 为控制隧道本身的沉降及提高隧道的防水功能计划 对隧道采取二次压浆,并按照每5环一注,且5环 管片按照一环的注入量考虑二次注浆量,注入率系 数取1,具体的注浆压力与注浆量需根据现场实际 情况而定。
3、注浆速度及时间
在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具 体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步,不注浆、 不掘进”,通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定 注浆时间。注浆量和注浆压力达到设定值后才停止注浆,否 则仍需补浆。在实际施工中注浆量是靠注入速度来控制的, 因此对注入速度进行计算,是根据每环注入量和每环行程推 进(盾构机掘进)时间得到注浆速度,计算式如下:
方,通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆,补充一次注浆未填充部分和体 积减少部分,从而减少盾构机通过后土体的后期沉降,减轻隧道的防水压力, 提高止水效果。 可参照同步注浆施工方法和要求组织施工。
施工设备
液压注浆机1台,灰浆输送泵1台,储浆桶 2个,注浆管若干,二次注浆使用专用的 泥浆泵,注浆前凿穿管片吊装孔外侧保护 层,安装专用注浆接头。注浆设备安放在 最后一节台车上,主要由一个水泥浆搅拌 筒、一个水玻璃储存筒、一个注浆泵。注 浆泵采用双液注浆泵,安有两个控制阀和 两个压力表,可以控制每种浆液的压力和 流量,水玻璃和水泥浆液通过两个高压软 管在混合阀处混合。
图 1 同步注浆示意图
注浆施工流程: 材料 搅拌站 浆液车 储浆罐 注
浆泵 注浆管 管片壁后间隙(完成同 步注浆)
注浆设备的选用
2)设备配置 ①搅拌站:建造砂浆搅拌站一座。
②同步注浆系统:配备SWINGKSP12液压 注浆泵2台(盾构机上已配置),注浆能力 2×12m3/h,8个盾尾注入管口(其中4个 备用)及其配套管路。
3)浆液结石率:>95%,即固结收缩率<5%。 4)浆液稠度:8~12cm/m。 5)浆液稳定性:倾析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)小于5%。
注浆相关技术参数的选择
1、注浆压力 注浆压力是根据地层的土压力、水压力、管片强度及地面监测情况综合
判断而设定的,在实际掘进中将不断优化。注浆量压力过大会出现:地 面隆起、浆液破坏洞尾密封刷出现盾尾漏浆、浆液从盾构机外壳与土体 之间的孔隙流入土仓、管片出现受压变形或是被损坏;如果注浆压力过 小,则出现注浆的填充速度很慢,注浆量不足,使地表变形增大。根据 设计资料、盾构机选型及以往的施工经验,注浆压力取1.1~1.2倍的 静止水土压力,注浆压力一般设定在0.3~0.5MPa。 2、注浆量 注浆量除了受到浆液向土体中渗透及泄漏影响外,还要考虑超挖、曲线 施工、注浆材料种类等的影响,实际上是没有一个明确的规定值,通常 按如下列公式进行计算。
入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高 的早期强度的地段,可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂,进一步 缩短胶凝时间,获得早期强度,保证良好的注浆效果。
2)固结体强度:一天不小于0.2MPa(相当于软质岩层无侧限抗压强度), 28天不小于2.5MPa(略大于强风化岩天然抗压强度)。
理方便,并能满足施工自动化技术要求; 浆液分为单液型浆液(凝固缓慢)和双液型浆液(能快速凝固),单
液型一般选用砂子、水泥、粉煤灰、膨润土及一些外加剂等作为同步 注浆的原材料 ,对于可塑性浆液可以采用炉渣——石灰代替水泥。双 液型浆液一般采用水泥+水玻璃+添加剂组成,一般适用于二次补浆。 配合比的选择:需要根据合同段的地层地质、地面构建物情况及以往 的施工经验,盾构同步注浆拟定浆液配比 。在施工中,还需根据地层 条件、地下水情况及周边条件等,通过现场试验不断优化配合比参数。
π 注浆量的计算公式:Q=V×a,V=【 (D12_D22)/4】*L
式 L--中--V管--片--长--度-计,算a空--隙--量--,注D浆1率---。-刀盘最大直径,D2------管片外径, 注浆率一般是从几方面考虑,包括注浆压力产生的压密系数、地质情况
的土质系数、施工消耗系数、超挖系数等,根据设计资料及施工经验, 本区间a-注浆率可取1.5~2.0。
注浆材料应具备的以下特点:
(1)拌制后浆液不离析,具有良好的长期稳定性及流动性(不易过大 或者过小,因为流动性过大会造成管片顶部注浆不实,但过小会造成 整体注浆不密实),并能保证适当的初凝时间(6~10h),以适应盾 构施工以及远距离输送的要求;
(2)注浆后可较快地大于土体强度,具有不透水性; (3)浆液在地下水环境中,抗酸碱性强,不易产生稀释现象; (4)浆液固结后体积收缩小,泌水率小; (5)原材料还需要满足来源丰富、经济,无公害,价格便宜,施工管
关于盾构机的同步注 浆及二次注浆的阐述
主讲人:刘泽稳
注浆的作用
防止土体松弛下沉 减少地表沉降 保持隧道衬砌的早期稳定 提高衬砌接缝防水性能 保证隧道工后不变形、不下沉、不漏水的
必要工序措施。
注浆工艺
同步注浆是保证地面建筑物、地下管线、盾尾密 封及衬砌管片安全的重要一环,因此须严格控制, 并依据地层特点及监控量测结果及时调整各种参 数,确保注浆质量和安全。为了使环形间隙能较 均匀地填充,并防止衬砌承受不均匀偏压,同步 注浆对盾尾预置的4个注浆孔同时进行压注,并 根据设在每个注浆孔出口处的压力器,对各注浆 孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制,从而获 得对管片背后的对称均匀压注。注浆工艺流程如 下图:
关注注浆系统的运行情况,详细记录注浆全过程
的各项参数,并注意冲程数与压力值的变化,由
此判定是否堵管,及时查看堵管的位置。由于断
裂带、透水砂层下、地层交错处、软弱地层等不 良段掘进时,一般与地层承压水或地表潜水有水力 联系,当盾构机穿越这些地段后,有压水将不断冲 破管片背面注入的惰性缓凝砂浆,并沿线路下坡跟 随盾构机掘进而流入盾构机尾刷密封处和碴土仓 中而流失,造成螺旋输送机排土口喷水涌砂和盾构 尾刷密封处及中间铰接处漏水,严重时需长时间停 止掘进,进行碴、水清除。同时,还造成管片背面 注浆不充实,引起管片隧道上浮或地表沉降。这就 是通常所说的喷涌现象。
果达到更佳。
二、二次注浆
二次注浆的作用 注浆方式 注浆设备 注浆参数 二次注浆的注浆控制方式
二次注浆的作用
同步浆量按照理论计算,应该为盾构穿越地层产 生空隙量的130%~180%,但是在实际施工中, 同步注浆注入量即使达到180%也不能完全控制 住地面沉降值,原因可能有3个:一是同步注浆的 浆液不可能完全填充满盾构穿越产生的空隙;二 是地层渗透系数太大,浆液流失到地层中;三是 同步注浆的浆液在凝固时体积会产生收缩。所以 当管片裂缝、接缝渗漏水及地面沉降控制较高的 地段或在盾构施工对地表建筑物或管线影响较大 地段,需要采用二次注浆来控制沉降。
在盾尾内侧沿周围布置4条内置式注浆,每条管上设有压力表 和手动阀门,通过软管分别与4条注浆管连接。注浆时最好从 拱肩到拱仰。
避免影响地表建筑物和底下管线的安全,要求注浆压力控制在 0.15~0.32Mpa。
盾构掘进前,根据注浆指令设定各项注浆参数。 换班交接任务时必须交接清楚
注浆过程中,开启注浆控制系统进行注浆,密切
同步注浆材料配比和性能指标表
水泥(kg) 粉煤灰(kg) 膨润土(kg)
21031584 Nhomakorabea砂 (kg)
1180
水 (kg) 外加剂(kg)
294
按需要根据 试验加入
1 : 1.5 : 0.4 : 5.62 :1.4
同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标 : 1)胶凝时间:一般为6~10h,根据地层条件和掘进速度,通过现场试验加
v=Q/t 式中:v-注入速度 (m/s);Q-每环注人量(m3 );t-每环
行程推进时间(s)。 4、注浆结束标准 采用注浆压力和注浆量双指标控制标准,即当注浆压力达到
设定值和注浆量达到设计值的90%以上时,即可认为达到 了质量要求。实际施工过程中设计参数还需通过对地表及周 围建筑物监控量测结果分析判断,进行参数优化,使注浆效
由于装有同步注浆系统的盾构机开挖直径比管片的结构外 径一般要大260 mm,因此在拱顶注浆不满的情况下,在长 距离的硬岩掘进段,极易造成管片上浮,甚至顶到拱顶开挖 岩面上,使得管片衬砌超限。同时也会形成强力的水流通 道,盾构掘进时产生涌水,工后管片产生大面积的渗漏水,对 隧道危害较大。
水泥浆液流量稳定后再打开水玻璃浆液控制阀; (5)在二次注浆结束时,先停止水玻璃浆液泵入,10~15秒后再停
止水泥浆液泵入; (6)注浆完毕后,及时冲洗混合阀及连接阀门,使之可顺利进行下
一次注浆; (7)二次注浆结束后,对每一个注浆孔进行密封,以防渗水。
其他注浆方式
除了通过同步注浆、二次注浆外,还可以 根据施工现场需要进行即时注浆、多次补 浆来加强结构的稳固性。
注浆方式
二次注浆一般采用双液型浆液注浆,分为A液(水泥+水),B液(水玻璃+ 水)。首先是先注水泥浆液(膨润土、粉煤灰、黄沙、水、水泥)对背衬进 行填充,然后是注水玻璃双液浆对注浆孔(开孔位置)进行封口。二次注浆 一般每5环注一次。形成有一定范围的环箍,从而限制隧道的变形和沉降。注 浆孔位为支撑块和连接块的中心孔,长区间如遇邻接块注浆孔封住时,在下 一环注浆。
注浆过程控制
(1)检查注浆系统是否处于正常工作状态,压力表是否正常; (2)用钢筋捣通吊装孔底部25mm厚的混凝土,在吊装孔上安装连
接阀,将混合阀与连接阀连接,然后再次检查管路连接的密封性; (3)在浆液搅拌筒中按设计的水灰比进行浆液拌制,严禁浆液中有