盾构机同步注浆及二次注浆施工技术总结.docx
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盾构机同步注浆及二次注浆施工技术总结
盾构机同步注浆及二次注浆施工技术总结
一、同步注浆的作用
二、二次注浆的作用
三、同步注浆操作工艺
四、二次注浆操作工艺
五、注浆效果总体评价
一、同步注浆的作用
由于盾构机刀盘直径为6420㎜，而管片外径6200㎜，所以当管片拼装完成并脱出盾尾后，管片与土体之间形成一个环形间隙，此间隙若不及时填充，可能造成地层变形，致使地表下沉或建筑物下沉。
因此，同步注浆填补了这一空白，及时有效的浆液注入施工间隙，抑制了地层变形；也使管片得到部分稳定，防止管片偏移；浆液凝结后具备一定的强度，提高了隧道的抗渗能力；当地下水丰富时，还能预防盾尾水源流入掌子面而造成的喷涌。
可以说同步注浆起到了多方面的作用。
二、二次注浆的作用
二次注浆作为盾构施工的一种辅助工法，主要是起到补充的作用。
由于同步注浆液凝固后有所收缩，或者是同步注浆没有填充密实，需要二次注浆时补足浆液，同时二次注浆采用双液浆，将衬背的流水通道阻住，防止地下水系统涌入掌子面。
但是注浆压力一定不能超过0.4Mpa，防止击伤管片。
三、同步注浆操作工艺
盾尾同步注浆是利用盾构设备中的同步注浆系统，对随着盾构向前推进、管片衬砌逐渐脱出盾尾所产生的建筑间隙进行及时充填的过程。
1、注浆材料的要求：
同步注浆是保证管片拼装质量的关键所在，其目的在于控制隧道变形，防止管片上浮，提高结构的抗渗能力。
良好的浆液性能体现在一下几个方面：
①浆液充填性好；②浆液和易性好；③浆液初凝时间适当，早期强度高，浆液硬化后体积收缩率小；④浆液稠度合适，以不被地下水过度稀释为宜。
根据以上几点结合我合同段的地层土质状况，同步注浆采用水泥砂浆。
用于8小时凝固的砂浆配合比如下：
8小时凝固水泥砂浆理论配合比（每立方用量Kg）
水
水泥
砂
粉煤灰
膨润土
540
80
480
600
50
2、注浆压力：
为了使浆液很好的充填于管片的外侧间隙，必须以一定的压力压送浆液。
注入压力大小通常选择为地层阻力强度（压力）加上0.1～0.2MPa的和。
地层阻力强度是由土层条件及掘削条件决定的，通常在0.1～0.2MPa以下。
根据本合同段的地层土质条件，注浆压力初步设定为0.19MPa，现场使用2.5Bar～3Bar的压力注浆比较合适。
3、注浆量：
同步注浆量的计算：
从理论上计算，同步注浆即填充施工间隙。
Q=Va
Q-----注浆量
V-----理论填充空隙
a------注入率
地铁规范规定，同步注浆的注入率宜为130%～180%，从施工经验来看，软土地层控制在135%～154%即3.5m3～4m3为宜；硬岩地层中以115%～135%即3m3～3.5m3为宜。
理论注入量：
V=1.2×∏（6420/2）2－1.2×∏（6200/2）2=2.6m3
注浆量的多少由地质、注浆压力和超挖量决定。
当地层裂隙较多，浆液渗入较远，或者有溶洞时注浆量会明显增多；注浆压力偏大时，浆液在高压作用下会向岩体压密，以增加用浆量；在曲线段推进时，由于纠集或者调整姿态造成超挖，也必须用注浆的方式来弥补岩体间的空隙。
注浆压力的确定，由于管片在生产时已经设定了最大抗压值为0.4Mpa，所以注浆压力不得超过此值，否则会将管片压裂。
4、注浆流量：
同步注浆非常重要的参数就是要建立注浆流量与盾构推进的关系。
如果注浆流量大于盾构推进的速度，则浆液会发生跑浆现象，甚至会穿过盾尾进入盾构机内，污染拼装的工作面；如果注浆流量小于盾构前进的速度，则会在盾尾脱出的部位造成一定的沉降。
按盾构推进速度20mm/min计算注浆流量值为54L/min。
5、注浆注意事项：
⑴制浆时的注意事项
材料投入顺序要正确，计量要准确；拌和时间要连续，不能间断；严格控制搅拌的时间、速度。
使用材料要合适，杜绝使用过期、不合格的材料；
⑵运输、注入时的注意事项
使用搅拌装置，保证浆液在运输过程中不出现分离；
经常检查从注入孔到泵的输浆管路的畅通状况；
掌握注入孔位置的阀门和泵的工作状况；严密观察注入压力、注入量的波动状况；
注意注入结束时从注入孔阀门的关闭到移动输浆管的工作顺序；取下注入孔的阀门时，应装上柱塞；
管片出现破损、上浮等现象时先采取封堵措施后再注浆；
当浆液从管片外漏时，应暂停注浆，待采取措施后再行注入；
废浆液及时用排污泵通过排污管线排到地面；
作业结束后，作业员必须对制浆设备、泵等进行彻底的清洗。
6、注浆标准及效果检查
⑴注浆压力达到设计压力，注浆量达到设计注浆量的80%以上。
⑵注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力、注浆量等结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。
四、二次注浆操作工艺
二次补注浆采用后方注浆方式，即在后几环注浆孔进行壁后注浆。
二次补注浆主要是弥补同步注浆的不足，以下三种场合需要进行二次补注浆。
⑴雷达检测管片外有不实空洞；
⑵注入浆液的体积缩减部分的补充注入；
⑶为了提高抗渗透性。
1、注浆孔位置及构造
管片的吊装孔兼作二次注浆孔。
从便于施工和注浆效果两方面综合考虑，二次补注浆孔的位置宜选择在管片两侧。
⑴直线段：
注浆孔在管片两侧交替选择；
⑵曲线段：
注浆孔的位置最好选择在曲线外侧管片注浆孔。
注浆孔的断面布设图见图1-1。
考虑到该孔作为同步注浆后的补充注浆手段，为保证同步注浆浆液不从预留空洞泄出，又方便二次补注浆使用，设计在孔洞外侧预留了一层25mm厚的素混凝土层，以便后期补充注浆时将其冲破。
注浆孔构造见图1-2。
图1-2管片注浆孔构造示意图（单位：
mm）
2、注浆方式
在隧道内，通过管片注浆孔（盾构机后方5环位置）用枪头注入浆液。
注入方式见图2-1。
注浆之前要先钻孔，达到预定深度后，再开始注浆。
根据本区间的地层地质状况及现场的施工条件等因素，钻孔用具选择便携式薄壁金刚石钻。
图2-1管片注浆方式示意图
3、注浆材料
二次补注浆的材料主要采用水泥浆。
但在隧道开挖对地表建筑物或管线影响较大的地段，为减少地面沉降，可选择双液型浆液。
水泥浆所用材料及配比见表3.1。
水泥浆液材料配比表3.1
水泥
水
稳定剂
1150kg
1150kg
2.7～3.5kg
4、注浆控制参数
二次注浆在拼装好的管片进行。
注浆量一般为理论间隙的40%～50%。
二次注浆压力一般比同步注浆压力高出0.01～0.03MPa，但是还应参考隧道覆土厚度、地下水的压力及管片的强度进行调整。
对于钢管片来说，注入孔处的压力不能大于0.4MPa，以防止钢管片变形。
考虑综合因素，注浆的速度约为25L/min。
5、注浆孔密封：
二次注浆结束后，要对每一个注浆孔进行密封，以防渗水。
注浆管密封圈和注浆管盖密封圈均采用缓膨胀型遇水膨胀橡胶制品。
注浆管密封构造见图5-1。
图5-1注浆孔密封构造图
6、注浆注意事项
注浆完毕后，要冲洗枪头，使之可顺利进行下一次注浆。
注意注浆孔的密封，以防渗水。
使用材料要符合标准，保证注浆质量。
7、注浆标准及效果检查
对已注浆的壁后注浆材料进行取样，检查其注浆厚度、情况、强度等。
壁后注浆施工具有防止围岩松弛和把千斤顶推力传递到围岩的作用，因此必须进行充分的填充。
8、壁后注浆管理
吊装孔（注浆孔）防水：
当吊装孔和注浆孔结合使用时，为减少注浆孔作为隧道渗水的薄弱环节，在吊装孔的管片外侧留50mm的素砼，当需要进行衬砌背后二次注浆时，将吊装孔素砼破开，作为注浆孔使用。
注浆孔设置两道水膨胀螺孔密封圈加强防水。
同步注浆用砂浆搅拌站二次注浆用注浆机
同步注浆仪表二次注浆在管片吊装孔上
五、注浆效果总体评价
我们从工作指令出发，到盾构机司机的执行；从注浆原材料把关，到浆液质量的定期抽查，每一个环节都注重落实；从搅拌站的准确计量，砂浆车的定期保养，到盾构机注浆系统的及时疏通。
从人员组织、材料进场检查到机械设备保养等环节全面保持在受控状态。
注浆后管片背后基本上没有流水现象，说明双液浆成环效果还好。
每5环注双液浆2.2m3是可行的。
经测量，管片后期位移较小，最大值在3㎝，如果盾构机在±50㎜以内，管片最大偏移不超过规范值。
经测量，地表工后沉降也控制在较小范围，工后最大沉降值3㎜，所有点位均没超过设计值。
应该说，注浆效果较好。
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