壁后注浆工艺作业指导书

壁后注浆工艺作业指导书3.15.1工艺概述一、定义1、同步注浆同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的注浆管，在盾构向前推进管片背后空隙形成的同时进行。同步注浆在管片背后空隙形成的极短的时间内将其充填密实，从而使周围岩体获得及时的支撑，可有效地防止岩体的坍陷，控制地表的沉降。2、二次补强注浆-275-为提高背衬注浆层的防水性及密实度，必要时在同步注浆结束后进行补强注浆。补强注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差，致使地表沉降得不到有效控制的情况下才实施。二、总体施工方案盾构掘进期间采用同步注浆方式用拌制好的水泥砂浆填充管片壁后，同时采用地表沉降监测进行信息反馈，结合洞内超声波或人工开孔等方法探测背衬后有无空洞的方法，综合判断是否需要进行二次补强注浆；二次补强注浆根据水文地质情况，及同步注浆效果等现场实际情况，有针对性的选择注浆材料，通过管片注浆孔（吊装孔）由外置注浆机注入管片壁后。3.15.2作业内容材料准备→浆液拌制→浆液运输与贮存→浆液注入→注浆系统清洗3.15.3质量标准及验收方法根据GB50299-1999《地下铁道工程施工及验收规范》（2003版）中第8.7.4条规定：注浆时壁后空隙应全部填充密实，注浆量应控制在130%～180%。表3.15.3-1同步注浆基本性能参数表序号项目要求01固结体强度1天不小于0.2Mpa，28天不小于2.5Mpa02浆液结石率大于95％，即浆液固结收缩率小于5％03浆液稠度8～12cm04浆液稳定性浆液倾析率为5％左右3.15.4工艺流程及管理程序图一、施工流程图砂浆拌制机械材料准备及运输砂浆运输每一循环浆液拌制每一循环砂浆输送及贮存注浆头安装砂浆注入浆液注入注浆系统清洗与保养注浆机械清洗与保养图3.15.4-1同步注浆施工流程图图3.15.4-2二次补强注浆施工流程图二、管理程序图-276-开始注浆系统准备数据采集与管理、计划图表参数设计设定控制方式浆液配制检测试验不合格合注浆浆液运输不正注浆工况分析调整控制方式与参正继续注浆完毕清洗设备和管路反馈信息注浆效果检查综合评价不符合要求采取补充注浆措施符下环注浆图3.15.4-3注浆管理程序图3.15.5主要工序步骤及质量控制说明一、同步注浆工序步骤1、材料准备（1）砂要求采用细度模量1.6～2.3的细砂,不允许夹杂有5mm以上的豆石或杂物，需要时需对砂子进行过筛处理；（2）水泥、膨润土不能有结块现象。2、浆液拌制（1）浆液配合比严格按工程师通知配合比配制；（2）原材料计量误差要控制在规范要求范围内；（3）投料顺序按水、水泥、砂依次进行；（4）搅拌时间控制在2分钟左右；（5）浆液配合比同步注浆与二次补强注浆配合比见下表：-277-表3.15.5-1同步注浆配合比编号浆液配合比施工地段施工要求水灰比C:F:S:B:W外加剂P10.91:3.3:6.8:0.47:4.07（C+F）×0.3%施工进度慢要求浆液胶凝时间长，防止堵管P20.91:3.18:6.5:0.45:3.9无施工进度快根据施工进度，缩短浆液胶凝时间；为使管片获得早期稳定P30.91:2.1:4.85:0.35:2.89无到站段为防止漏浆，要求浆液尽早凝结表3.15.5-2同步注浆浆液性质表编号初凝时间终凝时间析水率固结率备注P15h-20min10h-30min5%95%该表数据均为试验数据，现场施工时胶凝时间将会有所延长P24h-30min8h-45min4%97%P33h-00min5h-50min4%97%说明：C（Cement）――水泥，F（Flyash）――粉煤灰，S（Sand）――砂，B（Bentnint）――膨润土，W（Water）――水；外加剂为上海麦斯特公司提供的RH1100CA引气剂（兼有缓凝作用）。3、砂浆运输（1）同步注浆砂浆搅拌好后，下放到编组列车中的砂浆运输罐与其他车辆同时进入掘进工作面；（2）砂浆运输时间不宜过长（不至发生初凝），若需运输时间较长时，则考虑加缓凝剂；（3）砂浆运输罐应有搅拌功能，防止发生沉淀、离析现象，；（4）砂浆在运输过程中不得随意加水。4、砂浆的输送及贮存（1）砂浆运输进入掘进工作面，随后通过拖车上的砂浆泵将运输罐中的浆液注入盾构配套贮浆罐。（2）砂浆在贮浆罐中应持续搅拌直至砂浆注完，贮存时间不宜过长。5、砂浆注入（1）同步注浆通过盾构上配置的注浆泵将砂浆注入，在每个注浆管出口设置分压器，以便对各注浆管的注浆压力和注浆量进行检测控制，从而获得对管片背后的对称均匀压注；（2）同步注浆在地层均匀和盾构机姿态较好时，4个注浆孔应均衡注入；-278-（3）注浆量图3.15.5-1同步注浆示意图管片背后注浆量的确定是以管片建筑空隙量为基础并结合地层、线路及掘进方式等考虑适当的注浆率，以保证达到充填密实的目的。可用以下公式进行计算实际的注浆量：Q=V×αQ-------实际的注浆量V-------刀盘开挖尺寸与管片外径之间的空隙量α------注浆率根据施工实际这里的注浆率包括由注浆压力产生的压密系数、取决于地质情况的土质系数、施工消耗系数、由掘进方式产生的超挖系数等。一般情况下，可主要考虑土质系数和超挖系数。土质系数取决于地层性质，不同的地质地层其土质系数也不同，一般取值为1.1~1.5。在完整性好、自稳能力强的硬质地层中，浆液不易渗透到衬砌周围的土体中去，可取较小的土质系数甚至不用考虑。但在裂隙发育的岩质地层或以砂、砾石为主的大渗透系数地层，浆液极易渗透到衬砌周围的土体中，因此在这样的地层应考虑较大的土质系数，可取1.3~1.5。在以粘土、粉砂为主的小渗透系数地层，浆液在注入压力的作用下也会对土体产生劈裂渗透，故也应考虑1.1~1.3的土质系数。超挖系数是正常情况下盾尾建筑空隙的修正系数。超挖系数一般只在曲线施工中产生（直线段盾构机机体与隧道设计轴线有较大夹角时也会产生，其值一般较小可不予考虑），其具体数值可通过几何计算得出。以上系数在考虑时需累计为最后的注浆率。（4）注浆压力注浆压力的确定也是注浆施工中很重要的一个方面，其值过大可能会损坏管片和尾刷直至进入前部土仓，而反之浆液又不易注入，故应综合考虑地质情况、管片强度、设备性能、浆液性质、土仓压力等以确定出能完全充填且安全的最佳值。根据施工实际其值一般可取0.2~0.4Mpa。（5）注浆应与盾构掘进同步进行，视掘进速度调整注浆压力与泵送次数，保证浆液均匀、密实填充管片壁后。6、注浆系统清洗与保养（1）注浆作业完毕后，搅拌机、运输罐、泵、注浆管路一定要及时清理干净，一般每一工作班最少应清理一次。（2）若发生特殊情况，浆液在泵、注浆管路中停滞时间较长时，为避免堵管就必须进行管路清理或用膨润土充满管路。-279-（3）每天操作人员必须对注浆设备进行彻底的清理、检查，要保证注浆泵和管路内无残积的浆液，并保证其正常工作。二、二次注浆工序步骤1、材料准备及运输（1）二次补强注浆一般采用以水泥净浆为A液、水玻璃为B液的双液浆进行（2）注浆所使用的水泥为32.5#～42.5#普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度为30～40Be’（3）在洞内注浆时，水泥与水玻璃放置在列车编组的管片车上，运输进工作面。2、浆液拌制（1）二次补强注浆浆液在工作面附近进行拌制，水泥浆采用双液注浆机自备的搅拌桶拌制。（2）浆液配合比表3.15.5-3二次补强注浆配合比水玻璃浓度Be′=30Be′=35Be′=40W:C(重量比)凝结时间水泥浆：水玻璃1:0.51:1.027″50″29″56″34″1′07″0.6:11:0.51:1.031″56″37″1′12″42″1′32″0.8:11:0.51:1.040″1′12″47″1′26″52″1′52″1:13、注浆头安装（1）双液注浆通过管片注浆孔进行，注浆前应用冲击钻或钢筋钎子将管片注浆孔击穿，并安装注浆头。（2）注浆头为管片吊装螺栓改造而成，前端带丝可拧入管片注浆孔中，后端带丝扣，可接球阀与注浆管。（3）安装好后应将球阀与注浆管接上，并关闭球阀。4、浆液注入（1）将双液注浆机上的两跟吸浆管分别放置在水泥浆与水玻璃中，打开注浆头球阀，关闭混合器泄压阀。（2）注浆开始后，两种浆液被吸入，通过混合器在最前端管路中混合并注入管片壁后。（3）注浆停止后，应先关闭注浆头球阀，再打开混合器泄压阀，待管内压力释放后，方可拔除注浆管。（4）注浆顺序①补强注浆应先压注可能存在大的空隙一侧、或软岩、或节理裂隙较发育的一侧。②如需整环补强注浆，注浆应由下至上、左右均衡选择注浆孔进行。（5）注浆量二次补强注浆量主要由注浆压力控制二次补强注浆时应特别注意注浆压力的控制，尽量控制在0.5Mpa以内，又尤其在衬砌环-280-的封顶块位置注浆时。因为注浆压力过大易使连接螺栓被剪断。5、注浆机清洗与保养（1）每次注浆结束后，应用清水对管路进行清洗。（2）注浆管拔出后，将两根吸浆管同时放入清水桶中，打开注浆机用清水清洗管路，要求达到从注浆管口压出的水中无水泥浆或双液浆结块杂质。（3）全部注浆完毕，洗泵后移出吸浆管，使泵运转一分钟（以便将泵内残存液体排出），然后切断电源停机。（4）拆开吸浆阀门、排浆阀门及注浆缸，清理干净积水及污物，然后涂抹防锈油，重新组装好封存备用。三、注浆施工质量控制1、同步注浆坚持“掘进必须注浆”的原则；按照《质量计划》要求，注浆是按特殊过程控制程序进行控制：人员须培训后上岗；所用设备、计量器具等需经过鉴定；所用各种原材料的检验执行《采购产品的检验和试验控制程序》；施工过程施行连续监控，并形成记录；2、注浆前进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比，保证所选浆材配比、强度、耐久性等物理力学指标符合业主和设计要求；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，并及时报告业主和现场工程师；4、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，保证注浆作业顺利连续不中断进行；7、盾尾漏浆：一般采取堵漏的方法，用棉纱和木楔进行封堵；8、掌子面漏浆：由于围岩稳定性差，造成盾壳与岩面间空隙过大或注浆压力过大，注浆时浆液会顺着盾壳外壁漏进掌子面，遇这种情况，须利用泡沫注入系统，向盾壳与岩壁间注入一膨润土隔环，防止浆液流入掌子面。并控制注浆压力，使注浆压力低于土仓设定压力0.2bar。9、拌料时，水、膨润土、水泥、砂要按照正确的顺序进行投料；10、注浆设计压力是指注浆管孔口压力，而不是泵的工作压力；11、要保证注浆泵能正常工作，注浆管路畅通，压力显示系统准确无误；12、浆液要从管片的对称位置注入，防止产生偏压使管片发生错台或损坏；13、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；14、注浆过程中，若在不提高注浆压力而注浆量很大，或注浆量突然增大时应检查是否发生了泄漏或注入掌子面，若发生上述现象应停止注浆，妥善处理后再继续注入；15、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；16、作业完毕后，搅拌机、运输罐、泵、注浆管路一定要及时清理干净，原则每一工作班清理一次；17、在需要长时间停机时，必须以膨润土浆液（其配合比一般为：水灰比0.8，水泥:膨润土＝1:1）填充注浆管路。18、二次补强注浆每次结束要立即用水清洗注浆管；19、若遇有水涌出的孔位，则应调整双液浆的配比，缩短胶凝时间，达到迅速阻水的目的；3.15.6施工机械及工艺装备-281-一、同步注浆设备1、搅拌站：自行设计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（盾构上已配置），注浆能力2×12m3/h，8个盾尾注入管(其中4个备用)及其配套管路。3、运输系统：自制砂浆罐车（6m3），带有自动搅拌功能和砂浆输送泵。随编组列车一起运输。图3.15.6-1SJ6B砂浆运输车二、二次补强注浆设备1、注浆泵采用KBY-80/70型双液注浆泵参数如下：