地鐵注漿及二次注漿方案

大連市地鐵【中鐵二十二局集團(tuán)有限公司】大連市地鐵二號(hào)線段注漿及二次注漿方案編制：審核：審批：目錄TOC\o"1-4"\h\z\u一、工程概況 31、工程簡(jiǎn)介 32、隧道所經(jīng)過(guò)的地質(zhì)狀況 33、各巖土層的富水性及滲透系數(shù) 44、洞身經(jīng)過(guò)地段的圍巖級(jí)別 5二、同步注漿的目的與原理 61、同步注漿的目的 62、同步注漿的原理 6三、同步注漿材料選用、參數(shù)設(shè)置與注漿工藝 61、注漿材料及配比設(shè)計(jì) 62、同步注漿主要技術(shù)參數(shù) 73、同步注漿工藝和方法 84、同步注漿的注意事項(xiàng) 10四、二次注漿 101、二次注漿的目的 102、防水、堵漏提高隧道抗?jié)B能力 113、二次注漿漿液配比與施工方法 11五、安全保證措施 12六、文明施工保證措施 12二、同步注漿的目的與原理1、同步注漿的目的由于盾構(gòu)主機(jī)的外徑6260mm大于管片的直徑6000mm,當(dāng)盾構(gòu)機(jī)外殼脫離管片后,管片與天然土體之間將存在一定的建筑空隙,這種空隙的存在,將導(dǎo)致以下不利后果:=1\*GB3①天然土體坍塌從而引起地面下沉。=2\*GB3②空隙積水增大管片間漏水的可能性。=3\*GB3③管片在千斤頂作用下由于缺乏約束而變形錯(cuò)位。=4\*GB3④隧道在硬巖段上浮。在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中,采用同步注漿,及時(shí)填充建筑空隙,盡可能的減少隧道上浮和對(duì)地面的影響,同時(shí)作為管片外防水和結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。2、同步注漿的原理同步注漿的基本原理就是將有具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性及流動(dòng)性,并能保證適當(dāng)初凝時(shí)間的漿液(流體),通過(guò)壓力泵注入管片背后的建筑空隙,漿液在壓力和自重作用下流向空隙各個(gè)部分并在一定時(shí)間內(nèi)凝固,從而達(dá)到充填空隙,阻止土體塌落、隧道上浮等。三、同步注漿材料選用、參數(shù)設(shè)置與注漿工藝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)，同步注漿擬采用的配比詳見(jiàn)下表。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)滿足下列指標(biāo):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)加入A、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。B、固結(jié)體強(qiáng)度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。C、漿液結(jié)石率:>95%，即固結(jié)收縮率<5%。D、漿液稠度:8～12cm。E、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(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。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=π/4×K×L×（D2-D22）式中:

V——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=π/4×(1.5～2)×1.2×（39.4-36）

=4.8～6.4m3/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)（1.2m）注漿量Q=4.8～6.4m3。③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。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-注漿量-時(shí)間曲線，結(jié)合管片、地表及周圍建筑物量測(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)未滿足要求的部位，進(jìn)行補(bǔ)充注漿。3、同步注漿工藝和方法同步注漿工藝流程示意圖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，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，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。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。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，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(chǎng)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(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。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。四、二次注漿1、二次注漿的目的=1\*GB3①完全填充管片背面空腔控制地面沉降同步背后注漿結(jié)束后，漿液在凝固的過(guò)程中會(huì)有1.4%左右的體積收縮，還有因漿液發(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、隧道上浮。用二次注漿及時(shí)填充管片背面的空腔，使地層沒(méi)有發(fā)生變形的空間，有效地控制地面下沉、隧道上浮。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(guò)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、二次注漿漿液配比與施工方法二次注單液漿的水灰比取1∶1或1∶1.2。二次注雙液漿配比必須適應(yīng)注漿目的和注漿條件。根據(jù)水泥和水玻璃性能來(lái)確定雙液漿配比。水玻璃的用量由注漿中需要漿液初凝的時(shí)間確定，在二次注漿前將進(jìn)行漿液配比試驗(yàn)。=1\*GB3①二次注漿控制地面沉降施工方法根據(jù)本標(biāo)段地層情況，擬采用雙液漿注漿。雙液漿注漿時(shí)，注漿壓力控制在2.5bar以內(nèi)，在硬巖里控制沉降，建立止?jié){帷幕，用水灰比1∶1.2的水泥漿液把雙液漿的凝固時(shí)間調(diào)整到20~23s，止?jié){帷幕建好后，停止10min后，開始用凝固時(shí)間比較慢（凝固時(shí)間在3~5min）的液漿填充滿止?jié){帷幕中間的空隙，注漿壓力控制在2.5bar以內(nèi)，當(dāng)注漿壓力大于2.5bar時(shí)停止注漿。注完漿后封孔，封孔時(shí)漿液凝固時(shí)間調(diào)整到15s，注完50kg水泥，關(guān)掉注漿泵。=2\*GB3②二次注漿控制管片上浮方法由于本標(biāo)段基本處于全斷面硬巖地層中，管片上浮發(fā)生的幾率非常大；因此，采取措施讓管片和頂部的圍巖很快連成一個(gè)整體，利用圍巖的約束力來(lái)有效控制管片上浮是解決的有效途徑。用二次注雙液漿可在管片與圍巖之間形成結(jié)塊，在同步注漿的漿液未凝固之前，雙液漿凝固的結(jié)塊鑲嵌在管片和圍巖之間，已達(dá)到控制管片的上浮的目的。雙液漿選用水泥漿和水玻璃，二次注漿的壓力控制在2.5bar以內(nèi)，漿液凝固時(shí)間調(diào)整在20s左右。=3\*GB3③用二次注漿防水、堵漏方法根據(jù)隧道里漏水情況選擇合適的漿液和注漿壓力，漿液凝固時(shí)間一般控制在60~120s；用水灰比1∶1的水泥漿，注漿壓力控制在2.5bar以內(nèi)。五、安全保證措施1、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。2、注漿泵及高壓管路必須試運(yùn)轉(zhuǎn)，確認(rèn)機(jī)械性能和各種閥門管路，壓力表完好后，方準(zhǔn)施工。3、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。4、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。

5、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破裂傷人。

6、注漿時(shí)不得隨意停水停電，必要時(shí)必須事先通知，待注漿完成并沖洗后方可停水停電。

7、注漿施工期間，必須有專門機(jī)電修理工，以便出現(xiàn)機(jī)械和電器故障時(shí)能及時(shí)處理。8、注漿現(xiàn)場(chǎng)操作人員必須佩戴安全帽、防護(hù)眼鏡、口罩和手套等勞保用品，方可進(jìn)行注漿施工。

六、文明施工保證措施1、嚴(yán)格遵守《大連地鐵工程文明施工管理規(guī)定（暫行）》的文件精神，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)文明施工的管理。2、現(xiàn)場(chǎng)施工人員一律要佩戴工作胸卡和安全帽，遵守現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)規(guī)章制度，非施工人員一律不準(zhǔn)擅自進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。3、現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)施的設(shè)置，要按照“適用、整潔、安全、盡量少占用地”的原則，在施工組織設(shè)計(jì)中統(tǒng)一考慮，合理布置。所有臨時(shí)設(shè)施的門口都要掛上用途、管理制度的標(biāo)牌，實(shí)行管理公開化，互相監(jiān)督。4、施工現(xiàn)場(chǎng)防火、用電安全、施工機(jī)械管理及余泥外運(yùn)、