盾構(gòu)同步注漿及二次補(bǔ)漿施工方案

天津地鐵5、6號(hào)線工程文化中心部分

第3合同段

圍堤道站?文化中心站區(qū)間盾構(gòu)施工同步注漿及二次補(bǔ)漿方案編制：審核：審批：天津城建集團(tuán)有限公司天津地鐵5、6號(hào)線工程文化中心部分第3合同段項(xiàng)目經(jīng)理部2016年07月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章工程概況1\o"CurrentDocument"1.1工程簡介1\o"CurrentDocument"1.2區(qū)間地質(zhì)概況11.3區(qū)間水文地質(zhì)概況1\o"CurrentDocument"第二章同步注漿3\o"CurrentDocument"2.1同步注漿的方式與定義3\o"CurrentDocument"2.2盾構(gòu)同步注漿3\o"CurrentDocument"第三章二次補(bǔ)漿8\o"CurrentDocument"3.1二次補(bǔ)漿目的8\o"CurrentDocument"3.2防水、堵漏提高隧道抗?jié)B能力8\o"CurrentDocument"3.3二次補(bǔ)漿的注漿方式及漿液配比8\o"CurrentDocument"3.3注漿壓力及注漿量9\o"CurrentDocument"3.4施工設(shè)備9\o"CurrentDocument"第四章質(zhì)量控制10\o"CurrentDocument"4.1工程質(zhì)量保證制度10\o"CurrentDocument"4.2工程質(zhì)量措施10\o"CurrentDocument"第五章安全措施11\o"CurrentDocument"5.1安全措施11第一章工程概況1.1工程簡介天津地鐵5號(hào)線圍堤道站?文化中心站區(qū)間線路自圍堤道站開始，沿廣東路下布置，在樂園道處垂直下穿天津地鐵6號(hào)線（未建）、垂直上穿規(guī)劃市域Z1線，之后穿越文化中心商業(yè)體項(xiàng)目、文化中心商業(yè)體項(xiàng)目南向地下車庫工程、越秀路下沉地道、文化中心地下交通樞紐工程后到達(dá)文化中心站。區(qū)間隧道右線全長874.216m；隧道左線全長899.145m。圍?文區(qū)間段于右DK24+517.5處設(shè)聯(lián)絡(luò)通道兼泵房，長約10.95m（垂直線路方向），通道內(nèi)凈尺寸為2.0x2.5m。1.2區(qū)間地質(zhì)概況本區(qū)間沿線地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（人工堆積Qml）；新近沉積層（坑底淤積Q[4]（3N）si）；第I陸相層（第四系全新統(tǒng)上組河床?河漫灘相沉積Q[4]（3）al）；第I海相層（第四系全新統(tǒng)中組淺海相沉積Q[4]⑵m）；第11陸相層（第四系全新統(tǒng)下組沼澤相沉積Q[4]（1）h）；第11陸相層（第四系全新統(tǒng)下組河床?河漫灘相沉積Q[4]（1）al）；第111陸相層（第四系上更新統(tǒng)五組河床?河漫灘相沉積Q[3]（e）al）；第II海相層（第四系上更新統(tǒng)四組濱海?潮汐帶相沉積Q[3]（d）mc）；第111陸相層（第四系上更新統(tǒng)五組河床?河漫灘相沉積Q[3]（e）al）。本區(qū)間線路左右線平行布置。本區(qū)間線路出圍堤道站后，左右線以28%。的坡度下坡，再以3%。的坡度上坡，而后右線以22.328%（左線21.765%）的坡度上坡，最后右線以15.139%。（左線14.09%。）的坡度上坡到達(dá)區(qū)間線路設(shè)計(jì)終點(diǎn)（文化中心站）。1.3區(qū)間水文地質(zhì)概況圍堤道站?文化中心站區(qū)間，隧道地下水類型為孔隙潛水，賦存于第II陸相層中及其以下粉砂及粉土層中的地下水具有承壓性。地下水的溫度，埋深在5m范圍內(nèi)隨氣溫變化，5m以下隨深度略有遞增，一般為14?16°C?？睖y期間地下水位：初見水位埋深1.3?2.6m，相當(dāng)于標(biāo)高1.56?0.45m；徑靜止水位埋深0.8?1.8m，相當(dāng)于標(biāo)高2.1?0.92m。表層地下水屬潛水類型，主要由大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式排泄，水位隨季節(jié)有所變化。一般年變幅在0.5?1.0m左右。本場地地下潛水在無干濕交替的情況下，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微弱腐蝕性，在干濕交替情況下，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有中等腐蝕性。盾構(gòu)洞身進(jìn)入第一承壓含水層中。第二章同步注漿2.1同步注漿的方式與定義同步注漿是通過同步注漿系統(tǒng)及盾尾的注漿管，在盾構(gòu)向前推進(jìn)盾尾空隙形成的同時(shí)進(jìn)行。漿液在盾尾空隙形成的瞬間及時(shí)起到充填作用，從而使周圍巖體獲得及時(shí)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EPB模式掘進(jìn)時(shí)，同步注漿的重要意義更為明顯。2.2盾構(gòu)同步注漿當(dāng)管片脫離盾尾后，在土體與管片之間會(huì)形成環(huán)形空隙。同步注漿的目的是為了盡快填充環(huán)形間隙使管片盡早與地層共同作用，防止地面變形過大而危及周圍環(huán)境安全，同時(shí)作為管片外防水和結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。（1）注漿材料及配比設(shè)計(jì)1）注漿材料采用水泥砂漿作為同步注漿材料，該漿材具有結(jié)石率高、結(jié)石體強(qiáng)度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特點(diǎn)。水泥采用42.5抗硫酸鹽水泥，以提高注漿結(jié)石體的耐腐蝕性，使管片處在耐腐蝕注漿結(jié)石體的包裹內(nèi)，減弱地下水對(duì)管片混凝土的腐蝕。2）漿液配比及主要物理力學(xué)指標(biāo)根據(jù)盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)，同步注漿擬采用表3.2-1所示的配比。在施工中，根據(jù)地層條件、地下水情況及周邊條件等，通過現(xiàn)場試驗(yàn)優(yōu)化確定。同步注漿漿液的主要物理力學(xué)性能應(yīng)滿足下列指標(biāo)：表3.2-1同步注漿材料配比和性能指標(biāo)表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨潤土（kg）砂（kg）水（kg）14040080720465固結(jié)體強(qiáng)度：一天不小于0.3Pa，28天不小于3.0MPa。漿液結(jié)石率：＞95%，即固結(jié)收縮率＜5%。漿液穩(wěn)定性：傾析率（靜置沉淀后上浮水體積與總體積之比）小于5%。（2）同步注漿主要技術(shù)參數(shù)1）注漿壓力注漿壓力略大于該地層位置的靜止水土壓力，同時(shí)避免漿液進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)的土倉中。最初的注漿壓力是根據(jù)理論靜止水土壓力確定的，在實(shí)際掘進(jìn)中將不斷優(yōu)化。如果注漿壓力過大，會(huì)導(dǎo)致地面隆起和管片變形，還易漏漿。如果注漿壓力過小，則漿液填充速度趕不上空隙形成速度，又會(huì)引起地面沉陷。一般而言，注漿壓力取1.1?1.2倍的靜止水土壓力，最大不超過3.0?4.0bar。由于從盾尾圓周上多點(diǎn)同時(shí)注漿，考慮到水土壓力的差別和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各點(diǎn)的注漿壓力將不盡相同，并保持合適的壓差，以達(dá)到最佳效果。在最初的壓力設(shè)定時(shí)，下部每孔的壓力比上部每孔的壓力略大0.5?l.Obar。2）注漿量根據(jù)刀盤開挖直徑和管片外徑，可以按下式計(jì)算出一環(huán)管片的注漿量。V=n/4XKXLX（D2-D2）式中：12V一環(huán)注漿量（m3）L環(huán)寬（m）D1開挖直徑（m）D2管片外徑（m）K——擴(kuò)大系數(shù)取1.5?2代入相關(guān)數(shù)據(jù)，可得：V=n/4X（1.5?2.5）X1.2X（40.6-38.4）二3.0?5.0m3/環(huán)根據(jù)上面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算每環(huán)（1.2m）注漿量Q=3.0?5.0m3。3）注漿時(shí)間和掘進(jìn)速度在不同的地層中需根據(jù)不同凝結(jié)時(shí)間的漿液及掘進(jìn)速度來具體控制注漿時(shí)間的長短。做到“掘進(jìn)、注漿同步，不注漿、不掘進(jìn)”，通過控制同步注漿壓力和注漿量雙重標(biāo)準(zhǔn)來確定注漿時(shí)間。注漿量和注漿壓力達(dá)到設(shè)定值后才停止注漿，否則仍需補(bǔ)漿。同步注漿速度與掘進(jìn)速度匹配^按盾構(gòu)完成一環(huán)掘進(jìn)的時(shí)間內(nèi)完成當(dāng)環(huán)注漿量來確定其平均注漿速度。4）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及注漿效果檢查采用注漿壓力和注漿量雙指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定值，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值的85%以上時(shí)，即可認(rèn)為達(dá)到了質(zhì)量要求。注漿效果檢查主要采用分析法，即根據(jù)壓力一注漿量-時(shí)間曲線，結(jié)合管片、地表及周圍建筑物量測結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。必要時(shí)，對(duì)拱頂部分可采用超聲波探測法通過頻譜分析進(jìn)行檢查，對(duì)未滿足要求的部位，進(jìn)行補(bǔ)充注漿。（3）同步注漿方法、工藝壁后注漿裝置由注漿泵、清洗泵、儲(chǔ)漿槽、管路、閥件，繼續(xù)注漿。盾尾密封采用三道鋼絲刷加注盾尾油脂密封，確保周邊地基的土砂和地下水、襯背注漿材料、開挖面的水和泥土不會(huì)從外殼內(nèi)表面和管片外周部之間空隙流入盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部，確保壁后注漿的順利進(jìn)行。注漿量和注漿壓力的大小可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，手動(dòng)控制可對(duì)每一條管道進(jìn)行單個(gè)控制，而自動(dòng)控制可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有管道的同時(shí)控制。注漿工藝流程及管理程序見圖1管片襯砌背后同步注漿工藝流程及管理程序。

圖1管片襯砌背后同步注漿工藝流程及管理程序（4）同步注漿的注意事項(xiàng)1）在開工前制定詳細(xì)的注漿作業(yè)指導(dǎo)書，并進(jìn)行詳細(xì)的漿材配比試驗(yàn)，選定合適的注漿材料及漿液配比。2）制訂詳細(xì)的注漿施工工藝流程及注漿質(zhì)量控制程序，嚴(yán)格按要求實(shí)施注漿、檢查、記錄、分析，及時(shí)做出P（注漿壓力）一Q（注漿量）一t（時(shí)間）曲線，分析注漿速度與掘進(jìn)速度的關(guān)系，評(píng)價(jià)注漿效果，反饋指導(dǎo)下次注漿。3）成立專業(yè)注漿作業(yè)組，由富有經(jīng)驗(yàn)的注漿工程師負(fù)責(zé)現(xiàn)場注漿技術(shù)和管理工作。4）根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地面及周圍建筑物變形監(jiān)測結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行信息反饋，修正注漿參數(shù)和施工工藝，發(fā)現(xiàn)情況及時(shí)解決。5）做好注漿設(shè)備的維修保養(yǎng)，注漿材料供應(yīng)，定時(shí)對(duì)注漿管路及設(shè)備進(jìn)行清洗，保證注漿作業(yè)順利連續(xù)不中斷進(jìn)行。6）每環(huán)掘進(jìn)之前，都要確認(rèn)注漿系統(tǒng)的工作狀態(tài)處于正常，并且漿液儲(chǔ)量足夠，掘進(jìn)中一旦注漿系統(tǒng)出現(xiàn)故障，立即停止掘進(jìn)進(jìn)行檢查和修理。第三章二次補(bǔ)漿3.1二次補(bǔ)漿目的同步背后注漿結(jié)束后，漿液在凝固的過程中會(huì)有1.4%左右的體積收縮，而工程地質(zhì)主要是上軟下硬地層漿液易發(fā)生流失，在管片背面會(huì)形成空腔。由于空腔的存在，此處地層易發(fā)生坍塌變形，隨圍巖松動(dòng)范圍擴(kuò)大，會(huì)引起地面沉降。用二次注漿及時(shí)填充管片背面的空腔，使地層沒有發(fā)生變形的空間，有效地控制地面下沉。盾構(gòu)機(jī)穿越后考慮到環(huán)境保護(hù)和隧道穩(wěn)定因素，如發(fā)現(xiàn)同步注漿有不足的地方，通過管片中部的注漿孔進(jìn)行二次補(bǔ)注漿，補(bǔ)充一次注漿未填充部分和體積減少部分，從而減少盾構(gòu)機(jī)通過后土體的后期沉降，減輕隧道的防水壓力，提高止水效果。3.2防水、堵漏提高隧道抗?jié)B能力盾構(gòu)隧道成形之后，由于同步注漿不飽滿或因漿液凝固體積收縮，管片背面形成空腔，在富水層里，地下水會(huì)在此匯集形成水囊，如果管片止水條松動(dòng)或止水條處混凝土開裂掉塊，形成滲水通道。水囊里的水就會(huì)從滲水通道進(jìn)入隧道，即造成隧道滲水。通過二次注漿，用漿液完全填充空隙，把水囊縮小或消滅使管片背面的空隙水壓減小，可有效控制滲水，達(dá)到防水目的。3.3二次補(bǔ)漿的注漿方式及漿液配比（1）注漿方式首先是人工鑿開管片吊裝孔，再插入注漿管注漿。先注水泥漿液（膨潤土、粉煤灰、黃沙、水、水泥）對(duì)背襯進(jìn)行填充，然后是注水玻璃雙液漿對(duì)注漿孔（開孔位置）進(jìn)行封口。（2）注漿漿液的配比二次注漿采用水泥漿以及水玻璃雙液漿，二次注漿總的配比為：（kg/m3）1）水泥漿：膨潤土：粉煤灰：黃沙：水：水泥=100kg：400kg：680kg：430kg：160kg2）水玻璃雙液漿：水泥漿水灰比1.0，水泥漿和水玻璃比例10:1。3.3注漿壓力及注漿量二次注漿的水泥漿注漿壓力為0.2Mpa?0.4Mpa,最大不超過0.5Mpa，漿液流量：10?15L/Min，使?jié){液能沿管片外壁較均勻的滲流，而不致劈裂土體，形成團(tuán)狀加固區(qū)，影響注漿效果。特殊地段二次注漿一般每5環(huán)注一次。形成有一定范圍的環(huán)箍，從而限制隧道的變形和沉降。注漿孔位為支撐塊和連接塊的中心孔，長區(qū)間如遇鄰接塊注漿孔封住時(shí)，在下一環(huán)注漿。每5環(huán)注漿量一般約為2m3，并根據(jù)實(shí)際隧道沉降監(jiān)測情況調(diào)整，以保證隧道線形在規(guī)范要求范圍內(nèi)。3.4施工設(shè)備二次注漿使用專用的泥漿泵，注漿前鑿穿管片吊裝孔外側(cè)保護(hù)層，安裝專用注漿接頭。所需設(shè)備如表所示。施工設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計(jì)設(shè)備數(shù)量液壓注漿機(jī)1臺(tái)灰漿輸送泵1臺(tái)儲(chǔ)漿桶2個(gè)注漿管若干第四章質(zhì)量控制4.1工程質(zhì)量保證制度（1）成立工程項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)人質(zhì)量管理小組，完善質(zhì)量保證體系的質(zhì)量管理責(zé)任制，嚴(yán)格按照質(zhì)量體系中規(guī)定的責(zé)權(quán)要求運(yùn)行。（2）定期召開質(zhì)量分析會(huì)議，組織質(zhì)量教育，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢”制度，加強(qiáng)技術(shù)交底工作，強(qiáng)化工序控制，由責(zé)任化強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師提任質(zhì)量控制人員，配合監(jiān)理工程師實(shí)施監(jiān)督檢查，保證工程質(zhì)量。（3）加強(qiáng)現(xiàn)場施工材料管理，嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)料檢驗(yàn)程序，保證施工材料滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，不合格材料不得進(jìn)場使用，確保工程質(zhì)量。（4）配備好施工機(jī)具和計(jì)量工具以滿足施工要求，建立健全各種資料、原始記錄、使之成為評(píng)價(jià)工程質(zhì)量的重要依據(jù)。（5）加強(qiáng)與甲方，監(jiān)理的配合，認(rèn)真接受指導(dǎo)和監(jiān)督。4.2工程質(zhì)量措施（1）配料：采用經(jīng)計(jì)量準(zhǔn)確的計(jì)量工具，嚴(yán)