襯背注漿及其監(jiān)控量測技術

1、襯背注漿及其監(jiān)控量測技術第五軌道交通工程隊 呂巖目錄目錄一、工程簡介一、工程簡介二、襯背注漿二、襯背注漿 2.1同步注漿 2.2二次注漿三、監(jiān)控量測三、監(jiān)控量測 3.1 變形監(jiān)測基準點及監(jiān)測點的布設 3.2 橋梁及周圍建筑物沉降監(jiān)測點的布設 3.3 地表沉降監(jiān)測點的布設 3.4 隧道隆沉監(jiān)測點的布置 3.5 數(shù)據(jù)整理、分析及反饋 3.6 監(jiān)測頻率 3.7 監(jiān)測工作報警指標 3.8 監(jiān)測成果提交2#2#盾構始發(fā)井盾構始發(fā)井DK38+359DK38+359位于東莞市大朗鎮(zhèn)大井頭村，施工左位于東莞市大朗鎮(zhèn)大井頭村，施工左線隧道長線隧道長2925m2925m，盾構機于，盾構機于20122012年年8

2、8月始發(fā)，至月始發(fā)，至20142014年年6 6月掘月掘進進870870環(huán)。隧道區(qū)間地質復雜，全斷面軟巖、上軟下硬、全環(huán)。隧道區(qū)間地質復雜，全斷面軟巖、上軟下硬、全斷面硬巖交替出現(xiàn)，屬于標準的復合地層，地表房屋密集，斷面硬巖交替出現(xiàn)，屬于標準的復合地層，地表房屋密集，沿線房屋覆蓋率高達沿線房屋覆蓋率高達90%，且多為老舊無基礎的土磚房，道，且多為老舊無基礎的土磚房，道路空間狹小，地表注漿加固困難，因此盾構掘進風險系數(shù)極路空間狹小，地表注漿加固困難，因此盾構掘進風險系數(shù)極大。大。一、工程簡介一、工程簡介1#1#盾構井盾構井2#2#盾構井盾構井風井風井左線左線左線左線1#1#盾構始發(fā)井盾構始發(fā)井D

3、K33+951DK33+951位于東莞市大朗鎮(zhèn)黎貝嶺村，位于東莞市大朗鎮(zhèn)黎貝嶺村，施工左線隧道長施工左線隧道長1452m1452m，盾構機于，盾構機于20112011年年1111月始發(fā)，月始發(fā)，20142014年年4 4月貫通。隧道區(qū)間以全斷面硬巖為主，巖石硬月貫通。隧道區(qū)間以全斷面硬巖為主，巖石硬度平均在度平均在80MPa80MPa以上，隧道最大埋深以上，隧道最大埋深42m42m，縱坡，縱坡24.4 24.4 ，地下水豐富，因此盾構掘進困難。，地下水豐富，因此盾構掘進困難。土壓平衡盾構機土壓平衡盾構機大朗鎮(zhèn)大井頭村大朗鎮(zhèn)大井頭村盾構左線盾構左線盾構右線盾構右線3030米邊界線米邊界線掘進方向

4、掘進方向地表密集房屋地表密集房屋密集的建筑群密集的建筑群狹小的街道和簡易、狹小的街道和簡易、脆弱的老舊房屋脆弱的老舊房屋二、襯背注漿二、襯背注漿由于盾構機刀盤的開挖直徑大由于盾構機刀盤的開挖直徑大于管片外徑，管片拼裝完畢并于管片外徑，管片拼裝完畢并脫出盾尾后，與土體間形成一脫出盾尾后，與土體間形成一個環(huán)形間隙，簡稱施工間隙。個環(huán)形間隙，簡稱施工間隙。施工間隙如果不及時得到填充，施工間隙如果不及時得到填充，勢必造成地層變形，使相鄰地勢必造成地層變形，使相鄰地表的建筑物、構筑物沉降或隧表的建筑物、構筑物沉降或隧道本身偏移。因此襯背注漿是道本身偏移。因此襯背注漿是盾構法中必不可少的關鍵性輔盾構法中必

5、不可少的關鍵性輔助工法，合理的襯背注漿是盾助工法，合理的襯背注漿是盾構掘進施工安全順利的保證。構掘進施工安全順利的保證。襯背注漿目的：襯背注漿目的：1.1.控制地表沉降控制地表沉降2.2.控制管片的穩(wěn)定性控制管片的穩(wěn)定性3.3.提高隧道抗?jié)B能力提高隧道抗?jié)B能力4.4.預防盾尾水源流入密預防盾尾水源流入密封土倉而造成噴涌封土倉而造成噴涌襯背注漿形式襯背注漿形式: :1.1.同步注漿同步注漿2.2.二次注漿二次注漿2.12.1同步注漿同步注漿同步注漿是通過同步注漿系統(tǒng)及盾尾的注漿管，在盾構同步注漿是通過同步注漿系統(tǒng)及盾尾的注漿管，在盾構向前推進盾尾空隙形成的同時進行。漿液在盾尾空隙形向前推進盾尾空

6、隙形成的同時進行。漿液在盾尾空隙形成的瞬間及時起到充填作用，從而使周圍巖體獲得及時成的瞬間及時起到充填作用，從而使周圍巖體獲得及時的支撐，可有效地防止巖體的坍陷，控制地表的沉降。的支撐，可有效地防止巖體的坍陷，控制地表的沉降。在地層穩(wěn)定性差，采用在地層穩(wěn)定性差，采用EPB模式掘進時，同步注漿的重模式掘進時，同步注漿的重要意義更為明顯。要意義更為明顯。理論注漿方量：理論注漿方量：Q=（8.86-8.5）/4*3.14*1.6=7.8 m實際注漿方量：實際注漿方量：Q1=Q* 注入率，一般為130%180%漿液配比及主要物理力學指標漿液配比及主要物理力學指標地層地層軟土層軟土層上軟下硬上軟下硬全斷

7、面硬巖全斷面硬巖注入率1.51.41.1實際注漿方量11-12m10-11m8-9m水泥水泥粉煤灰粉煤灰砂砂膨潤土膨潤土水水初凝時間初凝時間7d強度強度（MPa）壓注效果壓注效果硬巖段12042067010040046h2不常堵管軟土段9045070010037068h2不常堵管良好的漿液性能體現(xiàn)良好的漿液性能體現(xiàn)在以下幾個方面：在以下幾個方面：1 1、漿液充填性好；、漿液充填性好；2 2、漿液和易性好；、漿液和易性好；3 3、漿液初凝時間適當，、漿液初凝時間適當，早期強度高，漿液硬化后早期強度高，漿液硬化后體積收縮率小；體積收縮率??；4 4、漿液稠度合適，以不、漿液稠度合適，以不被地下水過度

8、稀釋為宜。被地下水過度稀釋為宜。注漿壓力控制：注漿壓力控制：同步注漿壓力一般為同步注漿壓力一般為3-3-5bar5bar1 1、不得大于尾盾密封壓力、不得大于尾盾密封壓力2 2、不得大于管片能承受的、不得大于管片能承受的最大壓力最大壓力3 3、根據(jù)管片脫出盾尾后的、根據(jù)管片脫出盾尾后的位移情況及時進行調整位移情況及時進行調整4 4、根據(jù)地表建筑物沉降情、根據(jù)地表建筑物沉降情況及時進行調整況及時進行調整2.22.2二次注漿二次注漿二次注漿在復合地層盾構施工尤為重要，二次注漿在復合地層盾構施工尤為重要，使管片背后填充密實且漿液能在短時間使管片背后填充密實且漿液能在短時間瞬凝和提高漿液的早期強度，讓

9、管片和瞬凝和提高漿液的早期強度，讓管片和土層快速成為一個整體使其均勻受力。土層快速成為一個整體使其均勻受力。具有固定管片、防止隧道滲漏水、防止具有固定管片、防止隧道滲漏水、防止地表沉降、防止管片上浮的作用。地表沉降、防止管片上浮的作用。二次注漿是以彌補一次注漿缺陷為目的進行的注漿。二次注漿是以彌補一次注漿缺陷為目的進行的注漿。具體作用如下：具體作用如下：1.1.補足一次注漿未充填的部分；補足一次注漿未充填的部分；2.2.補充由漿體收縮引起的體積減?。谎a充由漿體收縮引起的體積減??；3.3.以防止周圍地層松弛范圍擴大為目的的補充。以防止周圍地層松弛范圍擴大為目的的補充。由于本段盾構施工由于本段盾構

10、施工地下水豐富，二次地下水豐富，二次注漿采用水泥漿與注漿采用水泥漿與水玻璃的混合漿液，水玻璃的混合漿液，膠凝時間控制在膠凝時間控制在15s15s，注漿壓力小，注漿壓力小于于5bar5bar。n工程實例實例：實例：盾構掘進至全斷面硬巖段時，由盾構掘進至全斷面硬巖段時，由于地下水豐富，管片出現(xiàn)上浮，于地下水豐富，管片出現(xiàn)上浮，成環(huán)管片頂部連續(xù)數(shù)環(huán)出現(xiàn)成環(huán)管片頂部連續(xù)數(shù)環(huán)出現(xiàn)1cm1cm左右的錯臺。左右的錯臺。措施：措施：1.1.調整同步注漿漿液配比，縮短調整同步注漿漿液配比，縮短漿液膠凝時間，及時固定管片漿液膠凝時間，及時固定管片2.2.再次復緊螺栓，固定管片，防再次復緊螺栓，固定管片，防止錯臺繼

11、續(xù)增大止錯臺繼續(xù)增大3.3.管片底部放水，減小水壓，防管片底部放水，減小水壓，防止錯臺繼續(xù)增大止錯臺繼續(xù)增大4.4.管片頂部進行二次注漿，直到管片頂部進行二次注漿，直到底部有漿液流出底部有漿液流出三、監(jiān)控量測三、監(jiān)控量測地表監(jiān)測是為了預測在施工過程中對地表監(jiān)測是為了預測在施工過程中對地層的不同擾動程度。地層中的應力地層的不同擾動程度。地層中的應力擾動區(qū)延伸及擴散，有可能引起地表、擾動區(qū)延伸及擴散，有可能引起地表、附近重要或高大建筑物產(chǎn)生沉降、隆附近重要或高大建筑物產(chǎn)生沉降、隆起或傾斜，根據(jù)地表監(jiān)測成果及時反起或傾斜，根據(jù)地表監(jiān)測成果及時反饋信息指導和控制施工。同時為盾構饋信息指導和控制施工。同

12、時為盾構機在掘進過程中正確調整技術參數(shù)提機在掘進過程中正確調整技術參數(shù)提供信息，優(yōu)化設計及施工參數(shù)，使隧供信息，優(yōu)化設計及施工參數(shù)，使隧道施工時達到優(yōu)質、安全、經(jīng)濟合理、道施工時達到優(yōu)質、安全、經(jīng)濟合理、施工快捷的目的。施工快捷的目的。地表監(jiān)測的意義在于：使工程施工在可靠狀態(tài)，滿足設計及施地表監(jiān)測的意義在于：使工程施工在可靠狀態(tài)，滿足設計及施工要求，使工施工過程中的地表允許隆陷值（工要求，使工施工過程中的地表允許隆陷值（10/-30mm）。）。序號序號監(jiān)測項目監(jiān)測項目位置或監(jiān)測對象位置或監(jiān)測對象測點布置測點布置（個、孔）（個、孔）測點布置測點布置儀器設備儀器設備1 1基準點的布置基準點的布置施

13、工影響范圍外的穩(wěn)固施工影響范圍外的穩(wěn)固地區(qū)地區(qū)1010整線越，按每左右范圍內布置一個整線越，按每左右范圍內布置一個基準點，共基準點，共1010個基準點個基準點切割機、混凝土、切割機、混凝土、基準點基準點2 2監(jiān)測點的布置監(jiān)測點的布置施工影響范圍內的建筑施工影響范圍內的建筑物及隧道管片物及隧道管片2500+17602500+1760房屋及橋梁約房屋及橋梁約25002500個監(jiān)測點隧道隆個監(jiān)測點隧道隆沉約沉約17601760個監(jiān)測點個監(jiān)測點沖擊鉆、監(jiān)測點沖擊鉆、監(jiān)測點3 3橋梁沉降監(jiān)測橋梁沉降監(jiān)測施工影響范圍內的橋梁施工影響范圍內的橋梁6 6每個橋墩布置每個橋墩布置1 1個監(jiān)測點個監(jiān)測點電子水準儀

14、電子水準儀4 4地表沉降監(jiān)測地表沉降監(jiān)測施工影響范圍內的地表施工影響范圍內的地表每監(jiān)測斷面約每監(jiān)測斷面約1010個監(jiān)測點個監(jiān)測點每一個監(jiān)測斷面，通過既有建筑物每一個監(jiān)測斷面，通過既有建筑物時，按一個監(jiān)測斷面布設及監(jiān)測時，按一個監(jiān)測斷面布設及監(jiān)測電子水準儀電子水準儀5 5房屋沉降監(jiān)測房屋沉降監(jiān)測施工影響范圍內的房屋施工影響范圍內的房屋25002500每個房屋平均每個房屋平均5 5個監(jiān)測點，總過穿越個監(jiān)測點，總過穿越約約500500棟房屋棟房屋電子水準儀電子水準儀6 6隧道隆起、沉隧道隆起、沉降降左右兩條隧道管片上左右兩條隧道管片上17601760每隔布置一個監(jiān)測點每隔布置一個監(jiān)測點電子水準儀電子

15、水準儀莞惠城際軌道莞惠城際軌道GDK38+359.000GDK33+951.219段監(jiān)測內容表段監(jiān)測內容表 3.1 3.1 變形監(jiān)測基準點及監(jiān)測點的布設變形監(jiān)測基準點及監(jiān)測點的布設在隧道基坑影響范圍外、穩(wěn)固的地在隧道基坑影響范圍外、穩(wěn)固的地方按約方按約500m左右范圍布置一個沉左右范圍布置一個沉降基準點，共布置降基準點，共布置10個沉降基準點。個沉降基準點。具體的布置位置根據(jù)現(xiàn)場實際情況具體的布置位置根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定?；鶞庶c的布設，一般采用鉆確定?；鶞庶c的布設，一般采用鉆孔灌注法，標石底部應埋設在天然孔灌注法，標石底部應埋設在天然致密層以下，并澆注混凝土基礎。致密層以下，并澆注混凝土基礎。

16、也可借助于既有環(huán)境，利用基巖或也可借助于既有環(huán)境，利用基巖或堅固的永久性建筑物上鑿埋標志；堅固的永久性建筑物上鑿埋標志；對符合高程基準點布設技術要求的對符合高程基準點布設技術要求的平面控制點，也可以合理選用。在平面控制點，也可以合理選用。在建筑區(qū)內，點位與鄰近建筑物的距建筑區(qū)內，點位與鄰近建筑物的距離應大于建筑物基礎寬度的離應大于建筑物基礎寬度的2倍，倍，其埋深應大于鄰近建筑物基礎的深其埋深應大于鄰近建筑物基礎的深度。常用巖層與土層沉降、水平位度。常用巖層與土層沉降、水平位移基準點示意圖如圖所示：移基準點示意圖如圖所示：常用基準點示意圖常用基準點示意圖3.2 3.2 橋梁及周圍建筑物橋梁及周圍

17、建筑物沉降監(jiān)測點的布設沉降監(jiān)測點的布設盾構施工穿越橋梁及大量盾構施工穿越橋梁及大量的房屋建筑群，考慮到盾的房屋建筑群，考慮到盾構施工時候，地層會有部構施工時候，地層會有部分脫空，地表會出現(xiàn)沉降，分脫空，地表會出現(xiàn)沉降，會對周圍的橋梁、建筑物會對周圍的橋梁、建筑物等產(chǎn)生一定的影響，橋梁、等產(chǎn)生一定的影響，橋梁、房屋監(jiān)測點的布置示意圖房屋監(jiān)測點的布置示意圖如圖所示如圖所示: :“L”字型水平埋入點橋梁、房屋監(jiān)測點標字型水平埋入點橋梁、房屋監(jiān)測點標示意圖示意圖3.3 3.3 地表沉降監(jiān)測點的布設地表沉降監(jiān)測點的布設在隧道施工影響范圍內的地表布設沉降監(jiān)測點，每個監(jiān)測斷在隧道施工影響范圍內的地表布設沉降

18、監(jiān)測點，每個監(jiān)測斷面監(jiān)測點的布設位置如圖所示，整個監(jiān)測路線中，按設計要面監(jiān)測點的布設位置如圖所示，整個監(jiān)測路線中，按設計要求，每求，每30米布設一個監(jiān)測斷面，過既有建筑物時加密，按每米布設一個監(jiān)測斷面，過既有建筑物時加密，按每10米布設一個監(jiān)測斷面。米布設一個監(jiān)測斷面。地表沉降監(jiān)測點布設示意圖地表沉降監(jiān)測點布設示意圖3.4 3.4 隧道隆沉監(jiān)測點的布置隧道隆沉監(jiān)測點的布置為了解隧道的變形情況，在隧為了解隧道的變形情況，在隧道拼裝管片后，在隧道的管片道拼裝管片后，在隧道的管片頂部或底部布置沉降監(jiān)測點，頂部或底部布置沉降監(jiān)測點，在注漿過程中，地層脫空，以在注漿過程中，地層脫空，以及隧道底部的土體消

19、失，底部及隧道底部的土體消失，底部壓力減小，隧道底部隆起變形，壓力減小，隧道底部隆起變形，了解在施工完畢后隧道的變形了解在施工完畢后隧道的變形情況，預防管片受力不均與產(chǎn)情況，預防管片受力不均與產(chǎn)生變形，影響隧道的正常使用，生變形，影響隧道的正常使用，在管片拼裝后布置沉降監(jiān)測點。在管片拼裝后布置沉降監(jiān)測點。隧道變形監(jiān)測范圍示意圖隧道變形監(jiān)測范圍示意圖隧道沉降監(jiān)隧道沉降監(jiān)測點測點新建、既有橋梁，既有建筑物及地表的沉降監(jiān)測，為了提高監(jiān)測精度，應按以下規(guī)定進行：1）擔任長期監(jiān)測的工作人員固定，以利于工作的連續(xù)性和掌握工作的全過程；2）測量儀器及測量線路、順序需固定；3）對監(jiān)測點的測量應選擇在凌晨以后氣

20、溫變化較為穩(wěn)定、車流量較小的時段進行，以盡量消除因氣溫變化、車輛振動所引起的誤差；4）測量人員必須精通測量專業(yè)知識和相關工作經(jīng)驗，具有變形觀測方案實施能力；5）測量儀器必須滿足相應的精度要求，且在使用前須使各項計量特性得到確認。在現(xiàn)場實際監(jiān)測時，一般采取下列措施減小誤差，保證監(jiān)測精度；6）觀測在儀器檢驗合格后方可進行，且避免在測站和標尺有振動時進行；7）盡量選擇在每一天同一時間內進行觀測，觀測堅持四固定原則，即：施測人員固定，測站位置固定，測量延續(xù)時間固定，施測順序固定；8）每隔30天用精密水準測量的方法進行基點與水準點的聯(lián)測，其誤差不得超過0.6 mm（n為測站數(shù)）。3.5 3.5 數(shù)據(jù)整理

21、、分析及反饋數(shù)據(jù)整理、分析及反饋盾構施工監(jiān)測的所有數(shù)據(jù)應及時整理并繪制成有關的圖表，施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理和分析必須與盾構的施工進度、參數(shù)采集相結合，大多數(shù)監(jiān)測項目的實測值的變化與時間與空間位置有關，因此，在時程曲線上要盡量表明盾構推進的位置，而在縱向和橫向沉降槽曲線、深層沉降和水平位移曲線等的圖表上面，要繪出典型工況和典型時間點的曲線。采用比較法、作圖法和數(shù)學、物理模型，分析各監(jiān)測物理量值大小、變化規(guī)律、發(fā)展趨勢，以便對工程的安全狀態(tài)和應采取的措施進行評估決策。繪制測點時間位移曲線散點圖和距離位移曲線散點圖。如果位移的變化隨時間而漸趨穩(wěn)定，說明隧道結構及周圍土層處于穩(wěn)定狀態(tài)，如圖中的正常曲線。圖

22、中的反常曲線中，出現(xiàn)了反彎點，這說明位移出現(xiàn)反常的急驟增長現(xiàn)象，表明隧道結構體系已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，應立即采取措施進行處理。在取得足夠的數(shù)據(jù)后，還應根據(jù)散點圖的數(shù)據(jù)分布狀況，選擇合適的函數(shù)，對監(jiān)測結果進行回歸分析，以預測下一步土體的變形和位移。正常曲線0反常曲線(d)0正常曲線反常曲線位移（mm）位移（mm）(m)時間時間-位移曲線和距離位移曲線和距離-位移曲線位移曲線3.6 3.6 監(jiān)測頻率監(jiān)測頻率施工監(jiān)測工作基本上伴隨盾構施工的全過程，盾構施工前布置好監(jiān)測點，并且校準基準網(wǎng)，監(jiān)測2次結果取平均值作為初始值。各項監(jiān)測工作的監(jiān)測頻率隨施工進程而變化。序號序號監(jiān)測項目監(jiān)測項目位置或監(jiān)測對象位置或監(jiān)測

23、對象監(jiān)測頻率監(jiān)測頻率1 1監(jiān)測基準網(wǎng)監(jiān)測基準網(wǎng)基準網(wǎng)基準網(wǎng)每每2 2個月校核一次個月校核一次2 2施工影響范圍內施工影響范圍內橋梁、房屋等橋梁、房屋等房屋、橋梁沉降監(jiān)測點房屋、橋梁沉降監(jiān)測點掘進面前后掘進面前后20m時，測時，測12次次/天天掘進面前后掘進面前后50m時，測時，測1次次/周周3 3地表隆陷地表隆陷隧道施工影響范圍內地表隧道施工影響范圍內地表4 4隧道隆陷隧道隆陷隧道管片隧道管片 當出現(xiàn)下列情況時，監(jiān)測單位協(xié)同委托方研究加密監(jiān)測次數(shù)： （1）監(jiān)測數(shù)據(jù)達到報警值。 （2）監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較大或者速率較快。 （3）存在勘察未發(fā)現(xiàn)的不良地質。 （4）超深、超長開挖或未及時注漿等違反設計工況

24、施工。 （5）支護結構出現(xiàn)開裂。 （6）周邊地面突發(fā)較大沉降或出現(xiàn)嚴重開裂。 （7）鄰近建筑物突發(fā)較大沉降、不均勻沉降或出現(xiàn)嚴重開裂。 （8）當或場地出現(xiàn)危險征兆時，對影響范圍內進行連續(xù)監(jiān)測。3.7 3.7 監(jiān)測工作報警指標監(jiān)測工作報警指標 隧道工程發(fā)生重大事故前都有預兆，這些預兆首先反映在監(jiān)測數(shù)據(jù)中，要從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)工程問題，則需通過確定監(jiān)控報警值來實現(xiàn)。 而報警值的確定又是一個比較復雜的過程，具體報警的大小取決于工程、工況等具體條件，又根據(jù)監(jiān)測點的重要程序不同，而有所不同。 在信息化施工中，監(jiān)測后應及時對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整理分析，判斷其穩(wěn)定性，并及時反饋到施工中去指導施工。在隧道工程監(jiān)測中，

25、每一項監(jiān)測的項目都應該根據(jù)工程的實際情況、周邊環(huán)境和設計計算書，事先確定相應的監(jiān)控報警值，用以判斷隧道結構的受力情況、位移是否超過允許的范圍，進而判斷隧道施工的安全性，決定是否對設計方案和施工方法進行調整，并采取有效及時的處理措施。 根據(jù)以往經(jīng)驗以鐵路隧道噴錨構筑法技術規(guī)則的級管理制度作為監(jiān)測管理方式。 表中：U0實測位移值 Un允許位移值管理等級管理等級管理位移管理位移施工狀態(tài)施工狀態(tài)U0Un/3可正常施工可正常施工Un/3U02Un/3應注意，并加強監(jiān)測應注意，并加強監(jiān)測U02Un/3應采取加強支護等措施應采取加強支護等措施 根據(jù)盾構施工設計要求，確定施工影響范圍內的地表、橋梁、房屋監(jiān)測點，監(jiān)測項目的警戒值及控制值參考莞惠城際軌道其他標段