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同步注浆及二次注浆方案

(4)根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果,及时进行信息反馈,修正注浆参数设计和施工方法,发现情况及时解决。
(5)做好注浆设备的维修保养,注浆材料供应,定时对注浆管路及设备进行清洗,保证注浆作业顺利连续不中断进行。
(6)环形间隙填充不够、结构与地层变形不能得到有效控制、存在地下水渗漏区段、盾构穿越重要建筑物时防止变形超出范围,必要时通过吊装孔对管片背后进行二次补浆。
5.1注浆材料
考虑到本标段地面建筑物和地下管线、构筑物相对比较多,在隧道开挖对地表建筑物或管线影响较大的地段,防止周边土体松动领域的扩大,我们选择水泥—水玻璃双液型浆液。根据以往的施工经验,水泥浆所用材料及配比如下:
根据本区间的地层地质、地面构建物情况及以往的施工经验,盾构同步注浆拟采用下表所示的浆液配比:
水泥(kg)

(kg)
砂子(kg)
粉煤灰(kg)
膨润土(kg)
外加剂(减水剂)(Kg)
300
405
750
245
65
根据情况而定
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参数确定。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标:
在后配套上安置一个储浆罐,每台电瓶车后拖一节运浆罐,同时在储浆罐和运浆罐内均装有搅拌叶片对浆液进行搅拌,防止其凝结或离析。浆液材送到浆液车内,由电瓶车拉到隧道内,利用浆液车上的转运泵将浆液打到储浆罐内,注浆泵与储浆罐连接,浆液压注与盾构掘进同步进行。
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%。
4.3、同步注浆主要技术参数的设定
4.3.1、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。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。所以通常情况下,注浆压力取孔隙水压力+0.2MPa左右,根据以往的施工经验,注浆压力设定在0.1-0.3MPa,具体注浆压力根据试掘进段情况及地质情况而定。
4.4.2浆液的运输与储存
(1)浆液运输车的容积为8m3;
(2)浆液运输车配备有搅拌设备,如果电瓶车在运输途中发生故障或其它原因停留时间过长,则可将搅拌设备连接接到附近的电源上进行浆液搅拌,防止浆液初凝;
(3)浆液拌制好后,输人浆液运输车中,运至工作面,随后利用拖车上的混凝土泵将砂浆输入盾构机拖车上的储浆罐(8m3)中并立即开始搅拌;
同步注浆工艺流程图
4.4.1浆液拌制
(1)水泥、粉煤灰、膨润土不可有结块现象,砂采用细度模数为1.6-2.3的细砂,不可含有大粒径的异物;
(2) 原材料计量误差要控制在规范要求范围内,其中水泥误差控制在1%以内,其它控制在2%以内;
(3)各成分材料按合理顺序投放(水、水泥、砂依次进行);
(4)搅拌要均匀,杜绝拌好的浆液中有结块。
组织机构图
四、同步注浆
盾构的外径为6.28m,管片的外径为6.0m,当盾构机掘进后,在管片与地层之间将存在一定的空隙,为控制地层变形,减少沉降,并有利于提高隧道抗渗性、管片衬砌的早期稳定,管片壁后环向间隙主要采用同步注浆方式填充。同步注浆的材料、配比、参数及工艺等根据区间具体地质水文和环境条件,并参照以往的类似工程经验确定。
a-注浆率。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,根据施工经验,譬如本区间以砂、砾岩石为主的大渗透地层中,要考虑到较大的土质系数,可取1.3-2.0,综合其它方面,浆液的注入率暂按1.8取。具体注入率根据试掘进段掘进情况及地质情况而定。
所以根据计算公式得
4.3.2、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,通常按如下列思路进行计算。
注浆量的计算公式:Q=V×a
式中V-计算空隙量。盾壳的外径是6.28m,管片的外径是6m,所以环型空隙的理论体积为V=(6.28*6.28-6*6)/4*3.14*1.5=4.05m3。
注浆可以采用手动或者自动两种方式控制。在盾尾注浆管路的出口处装压力传感器,在盾构操作室和注浆控制箱上都可以看到注浆时管路出口处的压力。设置为自动控制时,应预先通过可编程控制器(PLC)设置注浆最大和最小压力值,当注浆压力达到设定最大注浆压力时,注浆管路所连接的液压油缸立即自动停止工作;当注浆压力减小到PLC所设定的最小压力时,液压油缸自动启动重新开始注浆。设置成手动控制方式则人工根据掘进情况随时调整注浆量。
(4)特殊情况需较长时间运输、储存,则考虑适当加人缓凝剂;
(5)若浆液发生沉淀、离析,则进行二次搅拌;
(6)浆液运输车与储存设备要经常清洗。
4.4.3浆液压注
(1)接好注浆管路、压力传感器;
(2)注浆跟掘进同步进行,注浆速度应与掘进速度相适应,无特殊情况须两个泵同时注浆;
(3)注浆饱满程度由注浆压力和注浆量双重控制:即5.3m3<单环注浆量<8.1m3;0.1MPa<注浆压力<0.3MPa;
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)。
Q=4.05×(1.3-2.0)=5.3-8.1m3
即注浆量为5.3-8.1m3/环。
4.3.3、注浆速度
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,根据每环注入量和每行程推进时间得到注入速度的计算方法:
v=Q/t
式中:v-注入速度 (m/s);Q-每环注入量(m3);t-每环行程推进时间(s)。
区间隧道纵断自汽车北站以2‰的坡度进入到芙蓉北路,后经五个变坡点穿越芙蓉-22‰、-5‰、4.702‰、22‰,最后以-2‰的纵坡到达开福区政府站。隧道埋深(现状)约在9.4—15.3m之间,最大埋深达15.3m。
区间在里程YDK10+950.745(ZDK10+950.390)处设置联络通道兼作废水泵房。
(8)不得随意往砂浆罐中加水,冲洗浆液车的水应排干,方可接砂浆;
(9)随时检查砂浆储料罐中的砂浆是否正常,以及管路和注浆泵内砂浆是否有离折、凝固、脱水,如有异常即停机处理
(10)若遇特殊情况,浆液在泵、注浆管路中停滞>2h,就必须进行处理或用膨润土充满管路;
(11)注浆过程中要做好注浆记录。包括注浆时间、注浆压力(变化)、注浆量、注浆过程中出现的问题及解决方法等;
4.3.4、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95%以上时,即可认为达到了质量要求。对本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,使注浆效果达到更佳。
4.4、同步注浆工艺流程及过程控制
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。具体注浆工艺流程如下图。
(4)在安装管片或暂停掘进时,应间断性的泵入浆液以保持管路畅通;
(5)注浆过程中要密切关注管片的变形情况,若发现管片有破损、错台、上浮等现象应立即停止注浆;
(6)当注浆量突然增大时要检查是否发生了泄漏或注入掌子面,若发生这些现象则立即停止注浆,妥善处理后再继续注入;
(7)注浆过程中若发生管路堵塞,应立即处理以防止管中浆液凝结;
4.1、同步注浆系统原理
投入本区间施工的盾构机是由中铁轨道系统集团有限公司制造,该机同步注浆系统配备施维英KSP12液压注浆泵2台(盾构机上已配置),注浆能力2×12m3/h。
同步注浆管采用内置式的形式依附在盾构壳体上;在后配套上安置两台注浆泵,每台注浆泵有两个注浆缸,共有4根注浆管通向盾尾,沿盾尾圈对称布置,为了防止盾尾内注浆管发生堵塞,在盾尾的注浆管旁边另外安装有4根备用注浆管。泵送注浆量是通过调整液压油缸的速度进行调整,每个泵送油缸都装有计数指示器,盾构司机可以根据计数器上的读数得知每根注浆管内的注浆量。
(12)注浆结束后要对注浆设备和注浆管路进行彻底的清洗。
4.5、质量保证措施
(1)注浆用的材料如水泥、膨润土、粉煤灰等进场后应该进行一次复试,只有复试合格后才能投入使用。
(2)注浆前进行详细的浆液配比试验,选定合适的注浆材料及浆液配比,保证所选浆液配比、强度、耐久性等物理力学指标符合设计施工要求。
(3)制订详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序,严格按要求实施注浆、检查、记录、分析,及时做出P(注浆压力)-Q(注浆量 )-t(时间)曲线,分析注浆效果,反馈指导下次注浆。
同步注浆管路布置示意图
4.2、同步注浆材料及配比设计
4.2.1同步注浆材料
在盾构施工中, 通常选用砂子、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,注浆材料必须具备以下基本性能 :
(1)具有良好的长期稳定性及流动性,并能保证适当的初凝时间(3-10h),以适应盾构施工以及远距离输送的要求;
(2)具有良好的充填性能;
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