盾构机同步注浆及二次注浆施工技术总结

盾构机同步注浆及二次注浆施工技术总结一、同步注浆的作用二、二次注浆的作用三、同步注浆操作工艺四、二次注浆操作工艺五、注浆效果总体评价一、同步注浆的作用由于盾构机刀盘直径为6420㎜，而管片外径6200㎜，所以当管片拼装完成并脱出盾尾后，管片与土体之间形成一个环形间隙，此间隙若不及时填充，可能造成地层变形，致使地表下沉或建筑物下沉。因此，同步注浆填补了这一空白，及时有效的浆液注入施工间隙，抑制了地层变形；也使管片得到部分稳定，防止管片偏移；浆液凝结后具备一定的强度，提高了隧道的抗渗能力；当地下水丰富时，还能预防盾尾水源流入掌子面而造成的喷涌。可以说同步注浆起到了多方面的作用。二、二次注浆的作用二次注浆作为盾构施工的一种辅助工法，主要是起到补充的作用。由于同步注浆液凝固后有所收缩，或者是同步注浆没有填充密实，需要二次注浆时补足浆液，同时二次注浆采用双液浆，将衬背的流水通道阻住，防止地下水系统涌入掌子面。但是注浆压力一定不能超过0.4Mpa，防止击伤管片。三、同步注浆操作工艺盾尾同步注浆是利用盾构设备中的同步注浆系统，对随着盾构向前推进、管片衬砌逐渐脱出盾尾所产生的建筑间隙进行及时充填的过程。1、注浆材料的要求：同步注浆是保证管片拼装质量的关键所在，其目的在于控制隧道变形，防止管片上浮，提高结构的抗渗能力。良好的浆液性能体现在一下几个方面：①浆液充填性好；②浆液和易性好；③浆液初凝时间适当，早期强度高，浆液硬化后体积收缩率小；④浆液稠度合适，以不被地下水过度稀释为宜。根据以上几点结合我合同段的地层土质状况，同步注浆采用水泥砂浆。用于8小时凝固的砂浆配合比如下：8小时凝固水泥砂浆理论配合比（每立方用量Kg)水水泥砂粉煤灰膨润土54080480600502、注浆压力：为了使浆液很好的充填于管片的外侧间隙，必须以一定的压力压送浆液。注入压力大小通常选择为地层阻力强度（压力）加上0.1～0.2MPa的和。地层阻力强度是由土层条件及掘削条件决定的，通常在0.1～0.2MPa以下。根据本合同段的地层土质条件，注浆压力初步设定为0.19MPa，现场使用2.5Bar～3Bar的压力注浆比较合适。3、注浆量：同步注浆量的计算：从理论上计算，同步注浆即填充施工间隙。Q=VaQ-----注浆量V-----理论填充空隙a------注入率地铁规范规定，同步注浆的注入率宜为130%～180%，从施工经验来看，软土地层控制在135%～154%即3.5m3～4m3为宜；硬岩地层中以115%～135%即3m3～3.5m3为宜。理论注入量：V=1.2×∏（6420/2）2－1.2×∏（6200/2）2=2.6m3注浆量的多少由地质、注浆压力和超挖量决定。当地层裂隙较多，浆液渗入较远，或者有溶洞时注浆量会明显增多；注浆压力偏大时，浆液在高压作用下会向岩体压密，以增加用浆量；在曲线段推进时，由于纠集或者调整姿态造成超挖，也必须用注浆的方式来弥补岩体间的空隙。注浆压力的确定，由于管片在生产时已经设定了最大抗压值为0.4Mpa，所以注浆压力不得超过此值，否则会将管片压裂。4、注浆流量：同步注浆非常重要的参数就是要建立注浆流量与盾构推进的关系。如果注浆流量大于盾构推进的速度，则浆液会发生跑浆现象，甚至会穿过盾尾进入盾构机内，污染拼装的工作面；如果注浆流量小于盾构前进的速度，则会在盾尾脱出的部位造成一定的沉降。按盾构推进速度20mm/min计算注浆流量值为54L/min。5、注浆注意事项：⑴制浆时的注意事项①材料投入顺序要正确，计量要准确；拌和时间要连续，不能间断；严格控制搅拌的时间、速度。②使用材料要合适，杜绝使用过期、不合格的材料；⑵运输、注入时的注意事项①使用搅拌装置，保证浆液在运输过程中不出现分离；②经常检查从注入孔到泵的输浆管路的畅通状况；③掌握注入孔位置的阀门和泵的工作状况；严密观察注入压力、注入量的波动状况；④注意注入结束时从注入孔阀门的关闭到移动输浆管的工作顺序；取下注入孔的阀门时，应装上柱塞；⑤管片出现破损、上浮等现象时先采取封堵措施后再注浆；⑥当浆液从管片外漏时，应暂停注浆，待采取措施后再行注入；⑦废浆液及时用排污泵通过排污管线排到地面；⑧作业结束后，作业员必须对制浆设备、泵等进行彻底的清洗。6、注浆标准及效果检查⑴注浆压力达到设计压力，注浆量达到设计注浆量的80%以上。⑵注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力、注浆量等结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。四、二次注浆操作工艺二次补注浆采用后方注浆方式，即在后几环注浆孔进行壁后注浆。二次补注浆主要是弥补同步注浆的不足，以下三种场合需要进行二次补注浆。⑴雷达检测管片外有不实空洞；⑵注入浆液的体积缩减部分的补充注入；⑶为了提高抗渗透性。1、注浆孔位置及构造管片的吊装孔兼作二次注浆孔。从便于施工和注浆效果两方面综合考虑，二次补注浆孔的位置宜选择在管片两侧。⑴直线段：注浆孔在管片两侧交替选择；⑵曲线段：注浆孔的位置最好选择在曲线外侧管片注浆孔。注浆孔的断面布设图见图1-1。考虑到该孔作为同步注浆后的补充注浆手段，为保证同步注浆浆液不从预留空洞泄出，又方便二次补注浆使用，设计在孔洞外侧预留了一层25mm厚的素混凝土层，以便后期补充注浆时将其冲破。注浆孔构造见图1-2。说明：注浆孔孔径为50mm。图1-1注浆孔断面布设图图图图1-2管片注浆孔构造示意图（单位：mm）2、注浆方式在隧道内，通过管片注浆孔（盾构机后方5环位置）用枪头注入浆液。注入方式见图2-1。注浆之前要先钻孔，达到预定深度后，再开始注浆。根据本区间的地层地质状况及现场的施工条件等因素，钻孔用具选择便携式薄壁金刚石钻。图2-1管片注浆方式示意图3、注浆材料二次补注浆的材料主要采用水泥浆。但在隧道开挖对地表建筑物或管线影响较大的地段，为减少地面沉降，可选择双液型浆液。水泥浆所用材料及配比见表3.1。水泥浆液材料配比表3.1水泥水稳定剂1150kg1150kg2.7～3.5kg4、注浆控制参数二次注浆在拼装好的管片进行。注浆量一般为理论间隙的40%～50%。二次注浆压力一般比同步注浆压力高出0.01～0.03MPa，但是还应参考隧道覆土厚度、地下水的压力及管片的强度进行调整。对于钢管片来说，注入孔处的压力不能大于0.4MPa，以防止钢管片变形。考虑综合因素，注浆的速度约为25L/min。5、注浆孔密封：二次注浆结束后，要对每一个注浆孔进行密封，以防渗水。注浆管密封圈和注浆管盖密封圈均采用缓膨胀型遇水膨胀橡胶制品。注浆管密封构造见图5-1。图5-1注浆孔密封构造图6、注浆注意事项①注浆完毕后，要冲洗枪头，使之可顺利进行下一次注浆。②注意注浆孔的密封，以防渗水。③使用材料要符合标准，保证注浆质量。7、注浆标准及效果检查①对已注浆的壁后注浆材料进行取样，检查其注浆厚度、情况、强度等。②壁后注浆施工具有防止围岩松弛和把千斤顶推力传递到围岩的作用，因此必须进行充分的填充。8、壁后注浆管理吊装孔（注浆孔）防水：当吊装孔和注浆孔结合使用时，为减少注浆孔作为隧道渗水的薄弱环节，在吊装孔的管片外侧留50mm的素砼，当需要进行衬砌背后二次注浆时，将吊装孔素砼破开，作为注浆孔使用。注浆孔设置两道水膨胀螺孔密封圈加强防水。同步注浆用砂浆搅拌站二次注浆用注浆机同步注浆仪表二次注浆在管片吊装孔上五、注浆效果总体评价我们从工作指令出发，到盾构机司机的执行；从注浆原材料把关，到浆液质量的定期抽查，每一个环节都注重落实；从搅拌站的准确计量，砂浆车的定期保养，到盾构机注浆系统的及时疏通。从人员组织、材料进场检查到机械设备保养等环节全面保持在受控状态。注浆后管片背后基本上没有流水现象，说明双液浆成环效果还好。每5环注双液浆2.2m3是可行的。经测量，管片后期位移较小，最大值在3㎝，如果盾构机在±50㎜以内，管片最大偏移不超过规范值。经测量，地表工后沉降也控制在较小范围，工后最大沉降值3㎜，所有点位均没超过设计值。应该说，注浆效果较好。