盾構(gòu)同步注漿及二次注漿方案

專(zhuān)項(xiàng)施工方案16-廣州軌道交通二、八號(hào)線(xiàn)延伸線(xiàn)工程盾構(gòu)區(qū)間5標(biāo)盾構(gòu)工程盾構(gòu)同步注漿機(jī)及二次注漿方案編制單位:上海吉原公司編制日期:二○○七年一月工程概況【會(huì)石區(qū)間軌排井～廣州新客站】和【江泰路站～躍進(jìn)村站】?jī)蓚€(gè)盾構(gòu)區(qū)間，分別位于番禺區(qū)和海珠區(qū)。【會(huì)石區(qū)間軌排井～廣州新客站盾構(gòu)區(qū)間】線(xiàn)路從會(huì)石區(qū)間軌排井開(kāi)始后向西南延伸，下穿密集魚(yú)塘群、過(guò)石壁站，繼續(xù)向西南穿越淺埋密集魚(yú)塘群，后到達(dá)廣州新客站，盾構(gòu)機(jī)解體、吊出、轉(zhuǎn)場(chǎng)至江泰路站；【江泰路站～躍進(jìn)村站盾構(gòu)區(qū)間】線(xiàn)路從江泰路站出發(fā)沿江南大道向北至躍進(jìn)村站?！緯?huì)石區(qū)間軌排井～廣州新客站盾構(gòu)區(qū)間】里程范圍為：左線(xiàn)長(zhǎng)730.262m+290.093m(含長(zhǎng)鏈0.126m)；右線(xiàn)長(zhǎng)729.81m+294.42m?！窘┞氛尽S進(jìn)村站盾構(gòu)區(qū)間】里程范圍為：右線(xiàn)長(zhǎng)721.71m，左線(xiàn)ZCK長(zhǎng)722.287m(含長(zhǎng)鏈0.577m)。整個(gè)標(biāo)段線(xiàn)路平面最小曲線(xiàn)半徑為600m，最大縱坡為25‰。【會(huì)石區(qū)間軌排井～廣州新客站盾構(gòu)區(qū)間】地處珠江三角洲后緣地帶，為珠江水網(wǎng)交錯(cuò)的平原區(qū)，根據(jù)場(chǎng)地地貌成因及形態(tài)特征，區(qū)間地貌單元主要表現(xiàn)為珠江三角洲海陸沖積平原地貌；區(qū)間沿線(xiàn)為農(nóng)田、苗圃、魚(yú)塘，塘深2～3m，沿線(xiàn)建筑物少，場(chǎng)地開(kāi)闊，地下沒(méi)有管線(xiàn)的鋪設(shè)，周邊正處于規(guī)劃開(kāi)發(fā)階段?！窘┞氛尽S進(jìn)村站盾構(gòu)區(qū)間】沿線(xiàn)地形較平坦，地面高程為13.4m～17.8m，地貌單元屬珠江三角洲沖積平原，微地貌單元有河流沖淤積階地、河床（槽）、微丘臺(tái)地。襯砌背后注漿的目的盾構(gòu)施工中，隨著盾構(gòu)的向前推進(jìn)，當(dāng)管片脫離盾尾后，在土體與管片之間會(huì)形成一道寬度為115～140mm左右的環(huán)行空隙。若不將這一空隙及時(shí)充填則管片周?chē)耐馏w將會(huì)松動(dòng)甚至發(fā)生坍塌，從而導(dǎo)致地表沉降等不良后果。為此必須采用注漿手段及時(shí)將盾尾建筑空隙加以充填。同時(shí)，背襯注漿還可提高隧道的止水性能，使管片所受外力能均勻分布，確保管片襯砌的早期穩(wěn)定性。襯砌背后注漿的方式和定義同步注漿與即時(shí)注漿同步注漿是通過(guò)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?chē)鷰r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。即時(shí)注漿是通過(guò)管片上注漿孔將漿液注入管片背后的方法。其漿液充填時(shí)間滯后于掘進(jìn)一定的時(shí)間。一般運(yùn)用于自穩(wěn)能力較強(qiáng)的地層。二次補(bǔ)強(qiáng)注漿為提高背襯注漿層的防水性及密實(shí)度，考慮前期注漿效果不佳以及漿液固結(jié)率的影響，必要時(shí)在同步注漿結(jié)束后進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿。補(bǔ)強(qiáng)注漿一般在管片與巖壁間的空隙充填密實(shí)性差，致使地表沉降得不到有效控制的情況下才實(shí)施。根據(jù)地表沉降監(jiān)測(cè)的反饋信息，結(jié)合洞內(nèi)超聲波探測(cè)所得的背襯后空洞情況，綜合判斷是否需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿。同步注漿注漿材料及配比設(shè)計(jì)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。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(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(mǎn)足下列指標(biāo):表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(rùn)土（kg）砂（kg）水（kg）外加劑80～140381～24160～50710～934460～470按需要根據(jù)試驗(yàn)加加入膠凝時(shí)間:一般為3～10h，根據(jù)地層條件和掘進(jìn)速度，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)加入促凝劑及變更配比來(lái)調(diào)整膠凝時(shí)間。對(duì)于強(qiáng)透水地層和需要注漿提供較高的早期強(qiáng)度的地段，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)一步調(diào)整配比和加入早強(qiáng)劑，進(jìn)一步縮短膠凝時(shí)間。固結(jié)體強(qiáng)度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。漿液結(jié)石率:>95%，即固結(jié)收縮率<5%。漿液稠度:8～12cm。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%。同步注漿主要技術(shù)參數(shù)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(cāng)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(guò)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(guò)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(guò)3.0～4.0bar。由于從盾尾圓周上的四個(gè)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0.5～1.0bar。注漿量根據(jù)刀盤(pán)開(kāi)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=π/4×K×L×（D2-D22）式中:

V——一環(huán)注漿量（m3）L——環(huán)寬（m）D1——開(kāi)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=π/4×(1.5～2)×1.5×（39.4-36）

=6.0～8.0m3/環(huán)根據(jù)上面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，注漿量取環(huán)形間隙理論體積的1.5～2倍，則每環(huán)（1.5m）注漿量Q=6.0～8.0m3。注漿時(shí)間和速度在不同的地層中根據(jù)需不同凝結(jié)時(shí)間的漿液及掘進(jìn)速度來(lái)具體控制注漿時(shí)間的長(zhǎng)短。做到“掘進(jìn)、注漿同步，不注漿、不掘進(jìn)”，通過(guò)控制同步注漿壓力和注漿量雙重標(biāo)準(zhǔn)來(lái)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(lái)確定其平均注漿速度。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-注漿量-時(shí)間曲線(xiàn)，結(jié)合管片、地表及周?chē)ㄖ锪繙y(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。對(duì)拱頂部分采用超聲波探測(cè)法通過(guò)頻譜分析進(jìn)行檢查，對(duì)未滿(mǎn)足要求的部位，進(jìn)行補(bǔ)充注漿。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、閥件等組成，安裝在第一節(jié)臺(tái)車(chē)上。當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，注漿泵將儲(chǔ)漿槽中的漿液泵出，通過(guò)四條獨(dú)立的輸漿管道，通到盾尾殼體內(nèi)的4根同步注漿管，對(duì)管片外表面的環(huán)行空隙中進(jìn)行同步注漿，見(jiàn)“圖1同步注漿示意圖”，在每條輸漿管道上都有一個(gè)壓力傳感器，在每個(gè)注漿點(diǎn)都有監(jiān)控設(shè)備監(jiān)視每環(huán)的注漿量和注漿壓力；而且每條注漿管道上設(shè)有兩個(gè)調(diào)整閥，當(dāng)壓力達(dá)到最大時(shí)，其中一個(gè)閥就會(huì)使注漿泵關(guān)閉，而當(dāng)壓力達(dá)到最小時(shí)，另外一個(gè)閥就會(huì)使注漿泵打開(kāi)，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(kāi)挖面的水和泥土從外殼內(nèi)表面和管片外周部之間縫隙不會(huì)流入盾構(gòu)里，確保壁后注漿的順利進(jìn)行。圖1同步注漿示意圖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(jiàn)“圖2管片襯砌背后同步注漿工藝流程及管理程序”。nononoyesyes注漿系統(tǒng)準(zhǔn)備參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)定控制方式注漿注漿工況分析繼續(xù)注漿注漿完成注漿效果檢查下一循環(huán)數(shù)據(jù)采集與管理采取補(bǔ)強(qiáng)注漿措施調(diào)整控制方式和參數(shù)清洗設(shè)備和管路noyes配制漿液檢驗(yàn)試驗(yàn)運(yùn)輸漿液信息反饋圖2管片襯砌背后同步注漿工藝流程及管理程序同步注漿的注意事項(xiàng)在開(kāi)工前制定詳細(xì)的注漿作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，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。制訂詳細(xì)的注漿施工設(shè)計(jì)和工藝流程及注漿質(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）－Q（注漿量）－t（時(shí)間）曲線(xiàn)，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。成立專(zhuān)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(chǎng)注漿技術(shù)和管理工作。根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地面及周?chē)ㄖ镒冃伪O(jiān)測(cè)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。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。環(huán)形間隙充填不夠、結(jié)構(gòu)與地層變形不能得到有效控制或變形危及地面建筑物安全時(shí)、或存在地下水滲漏區(qū)段，在必要時(shí)通過(guò)吊裝孔對(duì)管片背后進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)注漿。在石壁站～廣州新客站區(qū)間，由于盾構(gòu)隧道埋深較淺地質(zhì)較差，在同步注漿時(shí)嚴(yán)格控制注漿壓力，防止冒頂現(xiàn)象發(fā)生。二次注漿盾構(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(guò)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(guò)后土體的后期沉降，減輕隧道的防水壓力，提高止水效果。二次注漿的注漿方式首先是先注水泥漿液（膨潤(rùn)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(kāi)孔位置）進(jìn)行封口。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：（/m3）水泥漿膨潤(rùn)土：粉煤灰：黃沙：水：水泥＝100kg：400kg：680kg：430kg：160kg水玻璃雙液漿水泥漿水灰比0.5，水泥漿和水玻璃比例1∶1。注漿量二次注漿的水泥漿注漿壓力為0.2Mp～0.4Mp，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；水玻璃雙液漿注漿壓力為0.3Mp～0.6Mp。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(zhǎng)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(cè)情況調(diào)整，以保證隧道線(xiàn)形在規(guī)范要求范圍內(nèi)。施工設(shè)備二次注漿使用專(zhuān)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(zhuān)用注漿接頭。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)注漿管若干質(zhì)量控制工程質(zhì)量保證制度：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。定期召開(kāi)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。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)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(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，不合格材料不得進(jìn)場(chǎng)使用，確保工程質(zhì)量。配備好施工機(jī)具和計(jì)量工具以滿(mǎn)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)。加強(qiáng)與甲方，監(jiān)理的配合，認(rèn)真接受指導(dǎo)和監(jiān)督。工程質(zhì)量措施：配料：采用經(jīng)計(jì)量準(zhǔn)確的計(jì)量工具，嚴(yán)格按照以設(shè)計(jì)配方配料施工。注漿：注漿一定要按程序施工，每段進(jìn)漿要準(zhǔn)確，注漿壓力一定要嚴(yán)格控制，專(zhuān)人操作。當(dāng)壓力突然上升或從孔壁、地面溢漿時(shí)，應(yīng)立即停止注漿，每段注漿量應(yīng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)進(jìn)行，跑漿時(shí)，應(yīng)采取措施確保注漿量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。注漿完成后，應(yīng)采用措施保證注漿水不溢漿跑漿。每道工序均要按排專(zhuān)人，負(fù)責(zé)每道工序的操作記錄。整個(gè)注漿施工應(yīng)密切注意和防止地面出水溢漿、隆起等情況，加強(qiáng)對(duì)施工地段的沉降觀測(cè)。注漿前必須做好充分的注漿準(zhǔn)備，注漿一經(jīng)開(kāi)始應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，力求避免中斷。每根施工結(jié)束后，要及時(shí)清洗漿管，避免堵管，對(duì)于沉積凝固嚴(yán)重的注漿管要及時(shí)更換。安全措施及文明施工安全措施：建立健全各種崗位責(zé)任制，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)交接制度。注漿泵及高壓管路必須驗(yàn)試運(yùn)轉(zhuǎn)，確認(rèn)機(jī)械性能和各種閥門(mén)管路，壓力表完好后，方準(zhǔn)施工。每次注漿前，要認(rèn)真檢查安全閥、壓力表的靈敏度，并調(diào)整到規(guī)定注漿壓力位置。安裝高壓管路和泵頭各部件時(shí)，各絲扣的聯(lián)接必須擰緊，確保聯(lián)接完好。注漿過(guò)程中，禁止現(xiàn)場(chǎng)人員在注漿孔附近停留，防止密封膠沖式閥門(mén)