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盾构同步注浆机及二次注浆

发布时间:2019-12-25

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(1)胶凝时间:


一般为3~10h,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。


(2)固结体强度:


一天不小于0.2MPa,28天不小于2.5MPa。


(3)浆液结石率:


>95%,即固结收缩率<5%。


(4)浆液稠度:


8~12cm。


(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%。



?(二) 同步注浆主要技术参数


1.? 注浆压力


注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力,同时避免浆液进入盾构机的土仓中。


最初的注浆压力是根据理论静止水土压力确定的,在实际掘进中将不断优化。如果注浆压力过大,会导致地面隆起和管片变形,还易漏浆。如果注浆压力过小,则浆液填充速度赶不上空隙形成速度,又会引起地面沉陷。一般而言,注浆压力取1.1~1.2倍的静止水土压力,最大不超过3.0~4.0bar。


由于从盾尾圆周上的四个点同时注浆,考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要,各点的注浆压力将不同,并保持合适的压差,以达到最佳效果。在最初的压力设定时,下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5~1.0bar。


2.? 注浆量


根据刀盘开挖直径和管片外径,可以按下式计算出一环管片的注浆量。


V=π/4×K×L×(D?2-D22)式中:

V —— 一环注浆量(m3)


L —— 环宽(m)


D1—— 开挖直径(m)


D2—— 管片外径(m)


K—— 扩大系数取1.5~2


代入相关数据,可得:


V=π/4×(1.5~2)×1.5×(39.4-36)

=6.0~8.0m3/环


根据上面经验公式计算,注浆量取环形间隙理论体积的1.5~2倍,则每环(1.5m)注浆量Q=6.0~8.0m3。


3.? 注浆时间和速度


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。


同步注浆速度与掘进速度匹配,按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。注浆结束标准及注浆效果检查。


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,注浆量达到设计值的85%以上时,即可认为达到了质量要求。


注浆效果检查主要采用分析法,即根据压力-注浆量-时间曲线,结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。对拱顶部分采用超声波探测法通过频谱分析进行检查,对未满足要求的部位,进行补充注浆。?



?(三) 同步注浆方法、工艺


壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件等组成,安装在第一节台车上。当盾构掘进时,注浆泵将储浆槽中的浆液泵出,通过四条独立的输浆管道,通到盾尾壳体内的4根同步注浆管,对管片外表面的环行空隙中进行同步注浆,见“图 1同步注浆示意图”,在每条输浆管道上都有一个压力传感器,在每个注浆点都有监控设备监视每环的注浆量和注浆压力;而且每条注浆管道上设有两个调整阀,当压力达到最大时,其中一个阀就会使注浆泵关闭,而当压力达到最小时,另外一个阀就会使注浆泵打开,继续注浆。


盾尾密封采用三道钢丝刷加注盾尾油脂密封,确保周边地基的土砂和地下水、衬背注浆材料、开挖面的水和泥土从外壳内表面和管片外周部之间缝隙不会流入盾构里,确保壁后注浆的顺利进行。?


注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制,手动控制可对每一条管道进行单个控制,而自动控制可实现对所有管道的同时控制。


(四) 同步注浆的注意事项


1.? 在开工前制定详细的注浆作业指导书,并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。


2.? 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,分析注浆速度与掘进速度的关系,评价注浆效果,反馈指导下次注浆。


3.? 成立专业注浆作业组,由富有经验的注浆工程师负责现场注浆技术和管理工作。


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,修正注浆参数和施工工艺,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.? 环形间隙充填不够、结构与地层变形不能得到有效控制或变形危及地面建筑物安全时、或存在地下水渗漏区段,在必要时通过吊装孔对管片背后进行二次补强注浆。


7.由于盾构隧道埋深较浅地质较差,在同步注浆时严格控制注浆压力,防止冒顶现象发生。


二、二次注浆


1.? 盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素,如发现同步注浆有不足的地方,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。


2.? 二次注浆的注浆方式


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。


3.? 注浆浆液的配比


二次注浆采用水泥浆以及水玻璃双液浆,二次注浆总的配比为:(/ m3)


水泥浆


膨润土:粉煤灰:黄沙:水:水泥=100kg :400 kg:680kg:430 kg:160kg


水玻璃双液浆


水泥浆水灰比0.5,水泥浆和水玻璃比例1∶1。


4.? 注浆量


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。


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。


每5环注浆量一般约为2m3,并根据实际隧道沉降监测情况调整,以保证隧道线形在规范要求范围内。


5.? 施工设备


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。