盾构惰性浆液同步注浆施工工法.doc

1、盾构惰性浆液同步注浆施工工法盾构惰性浆液同步注浆施工工艺流程：工艺流程见下一页盾构惰性浆液同步注浆工法施工流程图。盾构惰性浆液同步注浆施工操作要点：1、注浆方式的选择根据壁后注浆的注入时期，注浆方式主要采用同步注浆。同步注浆：在盾构推进过程中，保持一定的压力（综合考虑注入量）不间断地从盾尾直接向壁后注浆，当盾构推进结束时，停止注浆。其原理如同步注浆原理图。选择合理的注浆配合比需要综合考虑多方面的因素，主要包括：地质条件、注浆机理、作业效率、注浆效果等。2、注浆材料和配比（1）注浆材料应具备的基本性能。具有一定的流动性，以适应盾构施工以及远距离输送的要求。初凝时间可进行调整，并且可以进行多次补浆

2、。固结后密实性好，可填充地层与衬砌环之间的空隙及地层中的空洞，具有良好的充填性能。在满足注浆施工的前提下，尽可能早地获得高于地层的早期强度。浆液在地下水环境中，不易产生稀释现象。浆液固结后体积收缩小，泌水率小。原料来源丰富、经济，施工管理方便，并能满足施工自动化技术要求。浆液无公害，价格便宜。计算值经验值盾尾处注浆开始注浆量及压力控制监控注浆泵及注浆管路检查停止掘进停止注浆复核参数二次注浆判断地表沉降 统计分析判断 紧急措施掘进过程中盾构惰性浆液同步注浆工法施工流程图同步注浆原理图（2）注浆材料根据隧道穿越的地质条件，可采用以下材料的配比：以生石灰、粉煤灰为主剂的单液惰性浆液成分：生石灰（胶结

3、料）、粉煤灰（填充料）、细砂（骨料）、膨润土 NA+（润滑料）、纯碱或 CMC（添加剂）和水。（3）浆液组成以生石灰、粉煤灰作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料，此种配比凝结时间稍长，不易堵管，注浆效率高，成本低。粉煤灰还可以改善浆液的和易性（流动性），生石灰能增加浆液的粘度，并有一定的固结作用，膨润土用以减缓浆液的材料分离，降低泌水率，还具有一定的防渗作用，砂在浆液中都作为填充料。惰性浆液在主要成分加量不变的情况下，只需调节添加剂的加量就能有效地控制、调节浆液的性能。在施工过程中，可以比较方便地对浆液的性能进行调整，以适应不同地层、不同掘进进度对浆液性能的要求。3、注浆工艺参数的确定

4、（1）浆量的计算壁后注浆量 Q，通常可按式估算：Q=V 式中 V理论空隙量；注入率。根据盾构机的不同刀盘外径 D1 和预制钢筋混凝土衬砌环外径D2，则理论上每掘进一环 L，盾构掘削土体形成的空间与衬砌环外壁之间的空隙的理论体积为：V=0.25（D12-D22）L 注入率 的主要影响因素包括以下几个系数：注入压力决定的压密系数 1；土质系数 2；施工损耗系数 3；超挖系数 4。则 =1+1+2+3+4每环实际注浆量可根据地层和施工损耗等情况选取相应的注入率。（2）注浆压力的确定盾构机在盾尾处一般设有四个浆液注入点，盾尾同步注浆的压力因浆液注入点位置的不同而不同。经计算得出盾构拱顶水土压力，管道中

5、的压力损失在盾构机厂内组装时已测定，则 A(1)A4 点处注浆压力理论计算值为：拱顶水土压力+管道中的压力损失最大注入压力为：（拱顶水土压力+管道中的压力损失）1.25最小注入压力为：（拱顶水土压力+管道中的压力损失）0.75A2 和 A3 点处注浆压力理论计算值为：拱顶水土压力+管道中的压力损失+侧压力系数H+ 水H则最大注入压力为：（拱顶水土压力+管道中的压力损失+侧压力系数H+水H）1.25最小注入压力为： （拱顶水土压力+管道中的压力损失+侧压力系数H+水H）0.75实际操作过程中，可根据以上理论计算所得结果分别设定 A(1)A(2)A(3)A4 点的注浆压力。（3）注浆量和注浆压力的

6、控制壁后注浆的注入量受浆液向土体中的渗透、泄漏损失（浆液流到注入区域之外）、小曲率半径施工、超挖、壁后注浆所用浆液的种类等多种因素的影响。但控制注入量多少的基本原则是不变的，就是要保证足够的浆液能很好的填充衬砌环与地层之间的空隙。一般每环浆液注入量在理论上固定的，施工中如果发现注入量持续增多时，必须检查超挖、漏失等因素。而注入量低于预定注入量时，可以考虑是注入浆液的配比、注入时期、盾构推进速度过快或出现故障所致，必须认真检查采取相应的措施。注入压力要考虑不同地层的多种情况，注浆量一般是理论值的1.32.5 倍，注入压力一般是 24bar。 在壁后注浆施工中，为控制注浆效果和质量，应对注入压力和

7、注入量这两个参数进行严格控制，通常采取的是以设定注入压力为主，兼顾注入量的方法。4、盾构壁后注浆的配套设备（1）浆液搅拌站搅拌系统由砂料储斗、计量及上料装置，3 种各自独立的干粉料的储斗、计量及上料装置，水和一种液体添加剂的储斗、计量及上料装置，还有搅拌机和控制室等组成。该系统的最大优点是采用了连续式计量装置，可以实现连续生产；控制系统采用了可靠性较高的 PLC 控制系统，可以实现自动、手动两种功能，并具有自动采集、存储、打印数据的功能。此外，在两种采用散装罐车加料的储料罐上安装了除尘装置，具有较好的环保性能。泵送系统由动力包、搅拌罐和柱塞泵等组成，该系统采用的是液压驱动，具有体积小、可靠性高

8、的优点。泵送系统可以单独控制，也可以在搅拌站控制室进行联动控制。（2）盾尾注浆系统盾尾同步注浆系统，包括储浆罐、注浆泵和控制面板三部分。储浆罐容积为至少要容纳盾构掘进 1 环注浆所需的浆液。浆罐带有搅拌轴和叶片，注浆过程中可以对浆液不停的搅拌，保证浆液的流动性，减少材料分离现象。配套设置的 2 台注浆泵，可以同时对 4个加注口实施同步注浆。系统具有自动、手动两种功能，可以根据要求在盾构机控制室内对盾尾注浆的最大和最小压力进行设定，从而实现对注浆量的控制。由于在系统的相应部位安装了传感器和压力表，在控制面板上可显示盾尾的注浆压力、泵的工作压力及注浆泵的冲程数等参数，以方便对注浆泵的操作、控制。通

9、过注浆泵的泵送，经盾尾的注浆孔注入到地层中。5、不同阶段的注浆形式一般在盾构始发阶段，盾构机距离始发井较近，浆液由浆液站拌制好后直接通过地表管路泵入到后配套台车的注浆罐中，再经泵送至盾尾浆液注入点注入地层。盾构进入正常段施工时，浆液站至注浆罐的浆液输送管路随盾构的推进不断延长，浆液输送阻力日渐增大，同时浆液在输送管路中停留的时间较长，浆液沉积料较多，堵管现象逐渐出现，已不再适合软管输送浆液，此时将浆液站的浆液通过盾构井口的预留管，运至浆液运输车，再由浆液运输车运至盾构机内的储浆罐中。6、浆液制备和运输浆液正式制备前应取样进行配合比试验，以确定最终配合比。（1）浆液的拌制将经检验合格的原材料严格

10、按配比要求计量并按下列加料顺序加料拌制。加料时应待前一种料进入搅拌桶内完全搅拌均匀后才加入后一种料，浆液搅拌要连续，不宜中断，搅拌的最短时间不少于180s 且必须均匀。加料顺序：水 外加剂 膨润土 粉煤灰 生石灰 砂出料时应先少许出料，目测拌合物的均匀性，只有拌合物搅拌均匀后方可出料。每盘拌合物必须出尽。（2）浆液的运输和储存浆液拌制好后，通过输料管送至盾构工作井底的带搅拌器的浆液运输罐车内，利用电瓶车运至注浆系统的储浆罐处，再将浆液从运输罐车内泵送至带搅拌器的储浆罐内准备注入。也可直接用管道将浆液从搅拌站泵送至注浆系统的储浆罐内。7、注浆作业（1）注浆开始：衬砌环拼装完成，注浆作业与盾构推进

11、同步进行，其注入速率应与掘进速度相适应。（2）注浆压力及注浆量的控制：注浆作业时，严密注意注浆压力和注浆量压力和注浆量变化，以注浆压力控制为主，注浆量控制为辅。注浆量按理论注浆量的 1.32.5 倍控制。施工中严格按照设定的注浆压力进行控制，其压力值不宜超过设定值。（3）结束注浆：盾构推进结束后，必须待注浆压力达到设定值，注浆量也在预定合理范围内方可停止注浆。必要时需进行多次补注浆后方可停泵。（4）注浆用浆液应符合下列规定1）浆液应按不同的地层选用相应的配合比并搅拌。2）浆液的相对密度、稠度、和易性、杂物最大粒径、凝结时间、凝结后强度、浆体固化收缩率均应满足工程要求。3）拌制后的浆液应易于压注

12、，在运输过程中不得离析和沉淀。（5）注浆作业应连续进行。（6）宜配备对注浆量、注浆压力、注浆时间等参数进行自动记录的仪器。（7）注浆作业时，应观察注浆压力及流量的变化，严格控制注浆参数。（8）注浆作业后，应及时清洗注浆设备和管路。（9）衬砌环与地层间隙应填充密实，并应确保衬砌环稳定，不得漏水。（10）长时期不注浆时，要及时清理管路，防止堵管。8、季节性施工（1）冬期施工时，须对管路、水箱和储浆罐外包保温材料保温，确保浆液不受冻。（2）雨期施工时，及时根据砂子的含水量调整浆液的配合比并防止浆液中灌入雨水。9、现场注浆量测现场的注浆量测直接反应到地层损失的多少，也影响到地面的沉降。注浆量过少，地层损失没有完全补充完，会增加地面沉降量；注浆量过大，会使地面隆起。所以注浆量的控制显得尤为重要。（1）注浆量监控形式通过地面浆液站的计量系统，对注入量进行统计。通过盾构机台车内的储浆罐进行计量的系统，此系统以实际进出储浆罐的浆液数量进行统计，具有较高的准确性。（2）注浆量的判断标准根据施工的地质条件情况及理论计算注入量，乘以一个适当的填充系数，作为注入量的标准。根据盾尾注浆孔的压力值，来判断是否达到标准。当某一环注浆量持续增长时，要对施工参数进行分析、总结，找出浆液量偏多的原因，方可继续掘进。