沈阳地铁同步注浆及二次注浆方案

目录一、工程概况.............................................11.1工程简介.............................................11.2工程地质、水文地质....................................1二、编制依据.............................................2三、施工组织机构设置.....................................3四、同步注浆.............................................34.1同步注浆系统原理.....................................34.2同步注浆材料及配比设计................................54.3同步注浆主要技术参数的设定............................54.4同步注浆工艺流程及过程控制............................64.5、质量保证措施........................................9五、二次注浆............................................105.1注浆材料............................................105.2注浆设备............................................115.3注浆参数............................................115.4注浆孔位置..........................................115.5注浆过程控制........................................11六、质量控制............................................126.1工程质量保证制度....................................126.2工程质量措施........................................12七、安全措施及文明施工..................................137.1安全措施............................................137.2文明施工............................................131一、工程概况1.1工程简介汪河路站-曹仲站区间，自浑河北岸汪河路站起，向南下穿大堤路、浑河以及浑河南岸规划地块至浑南西路后东转，沿浑南西路道路下方走行，至曹仲站。本工程起点里程CK12+145.180，终点里程CK14+386.056，区间全长2240.8双线米，顶板覆土9.3～24.1m，区间中段下穿浑河，采用2台泥水平衡盾构机施工。盾构从汪河路站始发，曹仲站吊出。纵断采用V字坡，线路自汪河路站以19‰和3‰坡度下坡，再以18.2‰、3‰及17.6‰坡度上坡，至曹仲站。隧道出始发后，线路沿南向呈“S”形前行，左、右线平面曲线半径为600m，线间距为9～10m。1.2工程地质、水文地质1.2.1工程地质情况1.隧道断面地质概述：（1）第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层（Q42al）圆砾（③-9-3）：主要由结晶岩组成，颗粒呈微风化状，亚圆形，混粒结构，坚硬，颗粒级配好，一般粒径2-20mm，约占总质量的70%，最大粒径80mm，充填约20%的混粒砂和粘性土，局部为卵石层，中密，局部密实。（2）第四系全新统浑河新扇冲洪积层（Q41al+pl）粉质粘土（④-1）：灰褐色、黄褐色，含铁锰质结核，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，可塑。中砂（④-6-4）：黄褐色，石英-长石质，次棱角形，均粒结构，颗粒级配差，含少量粘性土，湿，水下饱和，密实。粗砂（④-7-4）：黄褐色，石英-长石质，次棱角形，混粒结构，颗粒级配一般，含约20%粘性土，局部为砾砂薄层，湿，中密。砾砂(④-8-4)：黄褐色，石英-长石质，亚圆形，混粒结构，颗粒级配较好，局部为圆砾薄层，湿，水下饱和，中密～密实。圆砾（④-9-4）：主要由结晶岩组成，颗粒呈微风化状，亚圆形，混粒结构，2坚硬，颗粒级配较好，一般粒径2-20mm，约占总质量的70%，最大粒径100mm，充填约20%的混粒砂和粘性土，局部为卵石层，密实。1.2.2工程水文情况浑河全长415km，汇水面积11481km2，水底隧道涌水量约为1974.69m3/d·m。1959年浑河上游建成大伙房水库，水库以下的浑河流量受人工调节控制。本次穿越段浑河水位最深处约6米，河面宽约400.0米。本次勘察期间测得地下水位标高23.64～43.30m。（1）区域地下水赋存条件据地下水的赋存条件、水理性质、水力性质和含水层结构特征，本区段地下水属松散岩类孔隙潜水。本区段全新统含水层水量丰富，是工业、城市生活饮用水的主要开采层。（2）地下水补、迳、排条件沈阳地区浑河扇地的地下水补给途径为大气降水入渗、河流侧向垂向入渗及水田回渗补给，地下水水位年内变幅约2m，年内地下水位高值出现在九月至年末，低值出现在年初。地下水的排泄主要为人工开采和向下游径流排泄。工作区地下水迳流条件良好。主要含水层渗透性强，迳流通畅。（3）含水层及隔水层本段场地含水层岩性以砾砂、圆砾层为主，地下水水位：10.00m（32.50m）-8.40m（30.60m）；含水层厚度32.0m-35.0m。二、编制依据1、沈阳地铁九号线一期工程汪曹区间结构与防水设计图纸2、《汪曹区间岩土工程勘察报告》3、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB-50204－2002)(2011版)4、《地下工程防水技术规范》(GB50108－2008)5、《地下防水工程质量验收规范》(GB50208－2011)6、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）7、本工程合同及招标技术文件要求3三、施工组织机构设置同步注浆及二次注浆在盾构施工中起到至关重要的作用，因为它不仅会影响到隧道的成型质量，还会影响到地面的沉降，甚至危及到地面建筑物、地下管线的安全。为确保“安全、优质、高效、低耗”地完成本工程施工，我部特成立一个注浆组，由项目经理任组长、副经理和总工程师任副组长，由工程部、安质部、盾构部分别负责现场技术、安全质量、设备维修方面的监督指导。另外下设一个掘进同步注浆作业班和一个二次注浆作业班负责现场注浆施工。注浆作业班都是按两班倒配置，同步注浆作业班每班由3个拌浆工、1个操作手组成，二次注浆班每班由2个拌浆工，1个司泵工、一个记录员组成。组织机构如下图1所示。图1组织机构图四、同步注浆盾构机的外径为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、参数及工艺等根据本合同段工程具体地质水文和环境条件，并参照以往的类似工程经验及现场推进速度确定。4.1同步注浆系统原理总工程师工程部安质部盾构部试验室同步注浆作业班二次注浆作业班项目经理项目副经理4本工程施工的盾构机配有同步注浆系统。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了解每根注浆管内的注浆量。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）设置注浆最大压力值和最小压力值，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。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随时进行搅拌，可防止浆液凝结或离析。浆液材料在盾构井旁边的搅拌站按照设计配合比拌合后，通过管道输送到浆液车内，由电瓶车运输到隧道内，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。图2同步注浆管路布置示意图54.2同步注浆材料及配比设计本工程主要在富水砂层中掘进，选用能够适合围岩、能够保持长期稳定性、防水性的灌浆材料极为重要，选用水泥-水玻璃双液浆作为同步注浆浆液。二次注浆作为同步注浆的补充，必要时注，主要采用水泥浆，在隧道开挖对地表建筑或管线影响较大的地段，为减少地面沉降，选用速凝型浆液。当盾构机开始推进+4环时，立即启动同步注浆系统进行管片壁后同步注浆。在的同步注浆选用双液浆（水泥浆+水玻璃），主要目的时保障洞门的密封性。因为刀盘在击穿加固区的同时会形成对洞门的冲击水压，双液浆的注入会加快浆液的凝固时间，减少风险。但是双液浆的注入，如果不控制好双液浆注入的出口压力，可能会对盾尾造成致命的伤害。本工程采用双液注浆，其性能指标见表6-3，A液为水泥浆液，B液为水玻璃，A、B液的比例为4：1，初凝时间稳定在13～15秒。表4-1双液注浆液的性能指标项目指标凝结时间13～15秒1小时抗压强度0.05～0.1Mpa1天时抗压强度0.5～1Mpa1小时析水率5％在盾尾进入洞门后，在洞门配一套注浆机，对拖出盾尾5环以后的管片进行二次补充注浆，注浆选用水泥浆。注浆位置为管片顶部，每环注浆量由现场值班工程师根据地面监测数据和当环同步注浆量确定，注浆过程严格控制压力，不大于0.3MPa，作业人员时刻观察压力变化和管片变化，发现异常及时停机。水泥浆水灰比=1:1。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。根据设计资料及以往的施工经验，同6步注浆压力取切口水压+0.05MPa～0.15MPa。二次补浆压力0.35MPa～0.45Mpa，不高于0.5Mpa。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，通常按如下列公式进行计算。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*1.2=3.24m3a-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，根据设计资料及施工经验，本区间a-注浆率可取1.5~2.0，本标段实际浆液的注入率暂按1.8考虑。所以根据计算公式得Q=3.24×（1.5～2.0）=4.86～6.48m3即注浆量为4.86～6.48m3/环，按照1.8的注浆率考虑实际注浆量5.83m3/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环行程推进时间得到注人速度，计算式如下：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)。