盾构法隧道施工同步注浆技术
- 格式:doc
- 大小:179.00 KB
- 文档页数:18
盾构法隧道施工同步注浆技术盾构法隧道施工同步注浆技术1. 引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2. 盾构法隧道施工概述2.1 盾构法简介2.2 盾构法在隧道施工中的应用2.3 盾构法施工流程3. 同步注浆技术介绍3.1 同步注浆技术原理3.2 同步注浆技术在盾构法隧道施工中的作用3.3 同步注浆技术的优势4. 施工前的准备工作4.1 土质勘察与分析4.2 注浆材料及设备的准备4.3 施工方案制定5. 注浆施工过程5.1 土压平衡盾构机的操作5.2 注浆材料的选择与混合5.3 注浆工艺参数的设定5.4 同步注浆与盾构施工的配合6. 质量控制6.1 注浆质量检验与验收标准6.2 施工过程中的质量监控措施6.3 施工结束后的质量评估7. 安全措施7.1 盾构法隧道施工的风险分析7.2 注浆施工过程中的安全要求7.3 突发情况应急预案8. 施工完成后的工程验收8.1 工程验收标准与程序8.2 盾构法隧道施工同步注浆技术的验收指标9. 总结与展望附件:相关图表和数据表格法律名词及注释:1. 盾构法:隧道施工中一种利用盾构机械进行推进和开挖的方法。
2. 注浆技术:将注浆材料注入隧道围岩中,强化地层结构的方法。
盾构法隧道施工同步注浆技术1. 引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2. 盾构法隧道施工概述2.1 盾构法简介2.2 盾构法在隧道施工中的应用2.3 盾构法的优势与限制3. 同步注浆技术介绍3.1 同步注浆技术原理3.2 同步注浆技术的目的与作用3.3 同步注浆技术在盾构法隧道施工中的应用场景4. 盾构法隧道施工同步注浆技术的具体实施步骤4.1 地质勘察与分析4.2 注浆材料的选择与准备4.3 注浆设备的安装与调试4.4 注浆施工方案的制定4.5 注浆施工过程的实施5. 施工过程中的质量控制5.1 注浆材料质量的监控与检验5.2 注浆施工过程的监测与测试5.3 质量控制措施的应用与调整6. 安全管理与应对突发情况6.1 注浆施工过程中的安全要求6.2 突发情况的预防与应急预案6.3 盾构法隧道施工的安全检查与评估7. 工程验收与质量评估7.1 工程验收标准与程序7.2 注浆工程的验收指标与要求7.3 施工质量评估的方法与指标8. 盾构法隧道施工同步注浆技术的总结与展望附件:相关图表和数据表格法律名词及注释:1. 盾构法:隧道施工中一种利用盾构机械进行推进和开挖的方法。
盾构法隧道同步注浆材料试块制作技巧
在盾构法隧道工程中,同步注浆技术是非常重要的,而试块制作是同步注浆过程中的关键一环。
那么,在同步注浆材料中,多少方做一组试块呢?
根据经验,每组试块的数量应该在50方左右。
首先,我们需要准备一些试块模具、水泥、硅砂、石灰和水。
接着,按照以下步骤进行试块制作:
1. 将水泥、硅砂、石灰和水按照一定的比例混合,制成试块的原材料;
2. 将试块模具放置在平整的地面上,清洗干净;
3. 按照试块模具的大小,将原材料倒入模具中;
4. 用批刀刮平原材料表面,使其均匀;
5. 等待凝固,拆卸模具,然后进行7天养护。
在试块制作过程中,需要严格按照配比进行混合,并注意控制水泥的含水率。
此外,试块成品需要在严格的标准下进行养护,以确保试块的强度、耐久性和可靠性。
以上制作流程和注意事项可以作为同步注浆材料试块制作的参考,希望能对相关人员提供一些帮助。
盾构同步注浆1作业概述同步注浆技术是盾构工法中必不可少的关键性辅助工法,是控制地面沉降的关键。
如果注浆过程中发生漏浆,地面的沉降必定增大,从而引起地面沉降、隧道扭曲、隧道超限。
所以避免出现漏浆是盾构掘进中的重要任务和关键技术,而保护盾尾密封的完好是保证不漏浆的前提。
同步注浆与盾构掘进同时进行,通过同步注浆系统及盾尾的注浆管,在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行,同步注浆在盾尾空隙形成的极短的时间内将其填充密实,从而使周围岩土体获得及时的支撑,可有效的防止土体的坍塌,控制地表的沉降。
2编制依据(1)台山核电站1、2号机组海域工程取水隧洞工程(第二阶段)招标文件(编号:TSN2008018-T);(2)台山核电站一期取水隧洞工程——工程地质勘察报告;(3)《盾构法隧道施工与验收规范》GB50446-2008;(4)类似工程项目施工经验。
3工程概况1号、2号机组取水隧洞平面轴线均为直线, 北西~南东向展布。
穿越陆域腰古咀至大襟岛之间的海域,为两条平行输水隧洞,隧洞中心间距29.2m,隧洞起讫里程为DK0+030~DK4+360.6,建筑长度4330.6m/条。
隧洞两侧部分岩石段采用钻爆法施工,其余段落采用平衡式泥水盾构施工,取水构筑物采用明挖施工。
隧洞内径φ7.3m,外径φ8.7m,采用盾构管片和二次衬砌复合支护结构。
其中盾构管片厚度0.4m,作为隧洞的主体结构,二次衬砌厚度0.3m。
4注浆工艺流程表4-1注浆工艺流程图5施工准备5.1原材料检验(1)砂要求采用细度模量1.6~2.3的细砂,不允许夹杂有5mm以上的豆石或杂物,需要时需对砂子进行过筛处理;(2)水泥、粉煤灰、膨润土不可有结块现象,细骨料中不可有大粒径的异物。
5.2浆液拌制(1)浆液配合比严格按工程师通知配合比配制;(2)原材料计量误差要控制在规范要求范围内;(3)投料顺序按水、水泥、砂依次进行;(4)搅拌时间控制在2分钟左右,搅拌要均匀,杜绝拌好的浆液中有结块;(5)膨润土最好以溶液的形式加入,且其溶液应提前拌好(溶液中的水应从浆液配比用水中扣除)。
地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术探讨摘要:盾构法作为一种常用于城市地铁区间隧道施工的重要方法,不仅施工速度快,而且施工安全性更有保障,因而得到了广泛应用。
基于此,本文将对地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术进行分析。
关键词:地铁隧道;盾构法;同步注浆技术1 同步注浆施工技术简介盾构施工同步注浆的具体步骤包括盾构掘进、浆体注入、脱出盾尾、浆体失去流动性。
作为暗挖法中的施工形式之一,在实际施工过程中,盾构同步注浆技术的实施必须借助盾构掘进机才能顺利完成。
与其他施工技术相比,在地铁工程项目建设中应用盾构同步注浆施工技术,具有十分显著的优势,首先,全机械化的施工过程能够大大提高施工效率,减少施工人力的投入,降低整体工程项目成本的同时,也有效保障了施工人员在盾构隧道掘进过程中的人身安全;其次,因为地铁工程项目的施工场所大多是在市区,人群十分密集,施工过程中,如果产生比较剧烈的振动或者噪音就会严重影响到人们的日常工作生活和休息,盾构隧道掘进过程中,同步注浆技术的应用,就能够有效解决上述问题,因为同步注浆施工技术施工过程中大多是在竖井口的位置附近产生的,施工阶段对噪音和振动的管理控制工作更容易;最后,盾构隧道掘进过程采用同步注浆施工技术,会根据实际情况和不同的埋深控制注浆压力及注浆量,进而有效控制整体施工成本。
除此之外,同步注浆技术的应用,能够有效减少盾构隧道掘进过程中的施工风险,保障施工安全。
地铁盾构同步注浆技术作为一种先进施工技术,所采用的机械主要为掘进机,保证整个施工过程处在全机械化的水平层面上,具体可按照掘进、注浆等各个流程进行科学设置,减少对地面交通的影响,并且使用此技术还能有效减少施工噪声,缓解地表沉降,控制地下水渗漏的程度,准确契合工程费用管控的需求,降低施工风险。
2 同步注浆技术的原理和作用盾构施工是暗挖工法的其中一种,是一种集机械、土木、信息、自动化等许多学科为一体的现代化地下工程施工方法。
文章编号:1009-6582(2003)01-0026-05盾构隧道同步注浆技术邹 (中铁隧道集团科研所,洛阳471009)摘 要 随着近年来大量盾构隧道工程的兴建,盾构法施工技术也逐步趋于成熟和完善。
文章结合工程实际,就盾构隧道同步注浆技术进行了探讨。
关键词 地铁隧道 土压平衡盾构 同步注浆中图分类号:U445.43 文献标识码:A1 前 言盾构法施工时的隧道围岩变形是由土质、地下水、隧道断面、埋深以及施工技术等很多因素交织而成的复杂现象,然而对于密闭型盾构而言,围岩变形的主要原因在于衬砌背后注浆的好坏。
由于脱离盾尾后一段时间内盾尾空隙接近于无支撑状态,其变形或局部坍塌随着围岩扰动范围的增大而直接影响地表沉降的程度。
因此,同步注浆技术对提高盾构隧道在施工过程中的稳定性具有十分重要的作用。
2 盾构掘进模式盾构掘进通常采用三种模式,即敞开式、半敞开式、EP B 模式(土压平衡式)。
敞开式:在前方掌子面足够稳定并且涌水能够被控制的条件下,可以采用敞开式作业。
在敞开式作业时,压力舱通过螺旋输送机的卸料口与舱外相通而处于无压状态。
半敞开式:半敞开式用于含水、水压为0.1~0.15MPa 左右、掌子面可保持稳定的地层中。
半敞开式作业时隧道掘进速度近似于敞开式作业,压力舱内底部是岩碴,上部为压缩空气(用来平衡地下水压)。
EP B 模式(土压平衡模式):EP B 模式用于围岩不稳定、地下水压力高、水量大的地层,舱内的土碴用以平衡掌子面的土压。
采用EP B 模式施工时,可以用泡沫系统改善碴土的流动性。
泡沫系统可以优化碴土的状态,减小土舱和螺旋输送机中的摩擦力。
和其他掘进模式相比,EP B 模式不需要第二种压力介质(如压缩空气和流体悬浮液),此时岩碴充当了支撑介质(图1)。
3 盾构同步注浆技术3.1 盾构同步注浆的目的盾构同步注浆就是在隧道内将具有适当的早期及最终强度的材料,按规定的注浆压力和注浆量在盾构推进的同时填入盾尾空隙内。
盾构法隧道同步注浆技术标准在现代工程建设中,隧道工程是一项极为重要的基础设施建设,其重要性不亚于道路和桥梁建设。
而盾构法隧道作为隧道工程中的一种建设方式,其施工技术的标准化和规范化工作显得尤为重要。
其中,同步注浆技术是盾构法隧道施工中最为重要和关键的技术之一。
同步注浆技术是指在盾构施工过程中,通过钻孔注浆技术将环型隧道衬砌与地下周边土体有效地粘结在一起,从而形成一种牢固的地下隧道结构。
此外,同步注浆技术还可以有效地填充隧道周边土体,增加隧道的安全性和稳定性。
由于同步注浆技术对于盾构隧道施工质量和隧道安全性的影响极大,因此,同步注浆技术的标准化和规范化也成为了盾构隧道施工的重点工作。
在同步注浆技术的标准化过程中,需要充分考虑隧道工程所面临的地质环境和工程条件等因素。
首先,需要通过对地质环境和地下水流的分析研究,确定注浆技术的配合比和注浆深度等工艺参数。
在确定注浆参数时,应该充分考虑隧道周边土体的地质特征,以及隧道施工过程中地下水流的变化情况。
其次,需要对钻孔注浆的具体施工过程进行规范化。
在注浆过程中,应该注意施工的顺序和速度,确保注浆效果的均匀性和一致性。
此外,注浆设备和注浆材料的选择也是关键因素之一,需要根据地质环境和工程条件进行选择和配置。
最后,同步注浆技术需要进行质量监控和检验。
在注浆施工结束后,应该对注浆效果进行检验和评估,确保注浆质量符合规范要求。
在质量监控方面,应该建立完善的监控体系和质量检验标准,以确保隧道工程的质量和安全性。
总之,同步注浆技术是盾构隧道施工中最为重要和关键的技术之一,其标准化和规范化工作也是隧道工程中不可或缺的一环。
通过对同步注浆技术的标准化和规范化工作的深入研究和实践,可以提高隧道工程的质量和安全性,为城市化进程和经济发展提供更加可靠和安全的基础设施保障。
盾构法隧道施工同步注浆技术1 盾构法隧道施工1.1盾构法隧道施工历史回顾盾构法是在软土地基中修建隧道的一种先进的施工方法,用此法修建隧道在欧洲、美国己有160年的历史。
盾构机最早是由法国工程师M.I.Brunel于1825年从观察蛀虫在木头中钻洞,并从体内排出粘液加固洞穴的现象,从仿生学角度研制发明的。
并于1843年由改进的盾构在英国伦敦泰晤士河下修建了世界上第一条矩形盾构(宽11.4m,高6.8m )隧道,全长458m。
其后,P. W.Bahow于1865年用直径2.2m圆形盾构又在泰晤士河下修建一条圆形截面隧道。
1874年,J.H.Greathead第一次采用气压盾构,并第一次开始在衬砌背后进行压浆,修建了伦敦城南线地铁。
1880~1890年间,用盾构法在美国和加拿大的圣克莱( St.Clair)河下建成一条直径6.4m,长1870m的Sarnia水底隧道。
仅在纽约,从1900年后,使用气压盾构法先后成功地修建了25条重要的水底隧道。
盾构隧道在用于修建地下铁道,污水管道时,得到了广泛的应用。
前苏联自1932年开始用直径6.0m及直径9.5m的盾构前后在莫斯科、列宁格勒等地修建地下铁道的区间隧道及车站。
在德国慕尼黑和法国的巴黎的地下铁道修建中,均使用了盾构掘进法。
日本于1922年开始用盾构法修建国铁羽线折渡隧道。
从六十年代起,盾构法在日本得到了飞速发展,土压平衡盾构就是七十年代发明的。
我国第一个五年计划期间,在东北阜新煤矿,用直径2.6m的盾构进行了疏水巷道的施工。
1957年起在北京市区的下水道工程中采用过直径2.0m 及直径2.6m的盾构。
上海从1960年起开始了用盾构法修建黄浦江水底隧道及地下铁道的实验研究,从1963年开始在第四纪软弱饱和地层中先后用直径 4.2m、5.6m、10.0m、3.6m、3.0m、4.0m、6.2m等十一台盾构机进行了实验隧道,地铁区间隧道扩大实验工程、地下人防通道、引水及排水隧道工程等的施工。
地铁隧道同步注浆施工控制技术摘要:随着社会经济的不断快速发展,城市现代化进程也加快了不少,作为衡量城市现代化程度的标准,地铁也在我国进入了飞速修建时期。
盾构作为城市地铁最为有效的施工手段,在施工掘进参数设置合理的情况下,其关键技术之一是掘进过程中的同步注浆,通过设置合理的同步注浆参数,可以有效降低对地表周边环境的影响。
关键词:地铁隧道;同步注浆;施工控制引言目前,越来越多的城市正在进行轨道交通建设,而盾构法作为一种先进的施工方法由于施工速度快、安全程度高、对地面扰动小等优点也越来越被广泛的应用同时,由于盾构的施工大部分位于城市主干道或人员的密集区,施工过程中同步注浆的不到位,将造成地面沉降超标、塌陷等恶性事件,会给社会带来极大的不良影响;针对地铁本身来讲同步注浆的不到位,造成隧道漏水,给运营留下了极大的安全隐患。
一、衬砌背后注浆的方式和定义1、同步注浆与即时注浆同步注浆是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管,在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行。
浆液在盾尾空隙形成的瞬间及时起到充填作用,从而使周围岩体获得及时的支撑,可有效地防止岩体的坍陷,控制地表的沉降。
在地层稳定性差,采用EPB模式掘进时,同步注浆的重要意义更为明显[1]。
即时注浆是通过管片上注浆孔将浆液注入管片背后的方法。
其浆液充填时间滞后于掘进一定的时间。
一般运用于自稳能力较强的地层。
2、二次补强注浆为提高背衬注浆层的防水性及密实度,考虑前期注浆效果不佳以及浆液固结率的影响,必要时在同步注浆结束后进行补强注浆。
补强注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差,致使地表沉降得不到有效控制的情况下才实施。
根据地表沉降监测的反馈信息,结合洞内超声波探测所得的背衬后空洞情况,综合判断是否需要进行补强注浆[2]。
管片衬砌背后同步注浆工艺流程及管理程序二、同步注浆施工技术原理壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件等组成,安装在第一节台车上。
当盾构掘进时,注浆泵将储浆槽中的浆液泵出,通过四条独立的输浆管道,通到盾尾壳体内的4根同步注浆管,对管片外表面的环行空隙中进行同步注浆,见“图1同步注浆示意图”,在每条输浆管道上都有一个压力传感器,在每个注浆点都有监控设备监视每环的注浆量和注浆压力;而且每条注浆管道上设有两个调整阀,当压力达到最大时,其中一个阀就会使注浆泵关闭,而当压力达到最小时,另外一个阀就会使注浆泵打开,继续注浆。
地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术发布时间:2022-06-22T05:54:44.497Z 来源:《城镇建设》2022年第5卷第2月第4期作者:王阳明[导读] 如今在地铁施工中对于盾构法的应用是相当普遍的,这是由于这种施工技术的施工效率是非常快的,王阳明中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安 710043摘要:如今在地铁施工中对于盾构法的应用是相当普遍的,这是由于这种施工技术的施工效率是非常快的,而且对环境的影响也很小。
实践研究显示,盾构机振以及刀盘切削都会对岩体产生不同程度的影响,而且因为它与管片是存在缝隙的,所以可能导致地表出现沉降,这样就会有安全隐患。
所以,必须在进行施工的时候通过进行壁后注浆来提供安全保障,这是非常重要的一道工序。
关键词:地铁;盾构隧道掘进;同步注浆施工技术引言:我们的社会正在不断的发展,城市地下交通体系发展速度也非常快,很多城市都在进行着地下交通的建设。
进行地下交通建设,经常都会采用盾构法进行施工,这样能够尽量降低对于周边环境的影响,提高施工的效率。
而盾过施工的过程中我们发现,盾构机振动以及刀盘切削容易影响到岩体结构的稳定性,同时由于管片和岩体间有缝隙,地表就可能下沉,这样就会带来安全隐患,所以在采用盾构法进行施工的时候,就需要进行岩壁后侧的注浆施工,通过这样的措施来保证施工的安全与质量。
1地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工研究在进行地铁施工的时候,通过对于盾构掘进设备的应用,能够有效地提升施工的效率,进行盾构施工时,主要的工序就是先进行掘进,然后是组装管片,还需要进行注浆等。
同步注浆对于盾构施工来说是极为关键的一道工序,通过进行注浆可以稳定掩体结构,保证施工的质量与安全,在进行施工的时候,一定要严格地监督隧道的变形与地表结构下沉等情况,对施工中的各项指标进行综合的分析,然后采取有效的措施进行处理 [1]。
1.2盾构施工中应用同步注浆技术的目的在进行地铁隧道挖掘的时候,注浆是非常重要的一项技术,需要将同步注浆系统和盾尾内部的注浆管道进行连接,随着盾构机的前进,通过其盾尾的孔隙进行注浆,它的作用有下面几点:一,可以对盾尾的间隙进行填充,防止地面出现沉降影响其结构稳定性。
盾构法隧道施工同步注浆技术1 盾构法隧道施工1.1盾构法隧道施工历史回顾盾构法是在软土地基中修建隧道的一种先进的施工方法,用此法修建隧道在欧洲、美国己有160年的历史。
盾构机最早是由法国工程师M.I.Brunel 于1825年从观察蛀虫在木头中钻洞,并从体内排出粘液加固洞穴的现象,从仿生学角度研制发明的。
并于1843年由改进的盾构在英国伦敦泰晤士河下修建了世界上第一条矩形盾构(宽11.4m,高6.8m )隧道,全长458m。
其后,P. W.Bahow于1865年用直径2.2m圆形盾构又在泰晤士河下修建一条圆形截面隧道。
1874年,J.H.Greathead第一次采用气压盾构,并第一次开始在衬砌背后进行压浆,修建了伦敦城南线地铁。
1880~1890年间,用盾构法在美国和加拿大的圣克莱( St.Clair)河下建成一条直径6.4m,长1870m的Sarnia 水底隧道。
仅在纽约,从1900年后,使用气压盾构法先后成功地修建了25条重要的水底隧道。
盾构隧道在用于修建地下铁道,污水管道时,得到了广泛的应用。
前苏联自1932年开始用直径6.0m及直径9.5m的盾构前后在莫斯科、列宁格勒等地修建地下铁道的区间隧道及车站。
在德国慕尼黑和法国的巴黎的地下铁道修建中,均使用了盾构掘进法。
日本于1922年开始用盾构法修建国铁羽线折渡隧道。
从六十年代起,盾构法在日本得到了飞速发展,土压平衡盾构就是七十年代发明的。
我国第一个五年计划期间,在东北阜新煤矿,用直径2.6m的盾构进行了疏水巷道的施工。
1957年起在北京市区的下水道工程中采用过直径2.0m 及直径2.6m的盾构。
上海从1960年起开始了用盾构法修建黄浦江水底隧道及地下铁道的实验研究,从1963年开始在第四纪软弱饱和地层中先后用直径4.2m、5.6m、10.0m、3.6m、3.0m、4.0m、6.2m等十一台盾构机进行了实验隧道,地铁区间隧道扩大实验工程、地下人防通道、引水及排水隧道工程等的施工。
近年来又用国际上先进的土压平衡盾构(EPB)修建了地铁一、二号线,标志着中国的盾构隧道施工水平跨入了世界先进水平。
盾构法施工经过一百余年的发展日趋成熟,能适用于各种水文地质条件下的施工(松软的、坚硬的、含水与不含地下水层),目前对盾构施工的研究研究分成两类,第一类是着眼于盾构机的改性研究,如:采用同步注浆法代替管片压浆法,采用土压或泥水压力来平衡开挖面的稳定性、盾构切割面形状的研究等等。
第二类是研究盾构隧道推进过程中对周围地层的扰动,包括:盾构对前方土体挤压效应,地应力及地层孔隙水压力变化、地表变形及对周围建筑物、管线群的影响,盾构周围土体破坏方式,盾尾特性及压浆、超挖、推进速度、土仓压力等施工参数与地表变化的关系等等。
1.2盾构法隧道的国内外研究成果著名教授R.B.Peck在1969年墨西哥召开的国际土力学和基础工程会议上,提出了隧道设计三大准则:隧道设计应保证安全,保证开挖面的稳定;不应对周围设施(地上及地下)产生太大的破坏和扰动;在寿命范围内能抵抗它所受到的各种影响。
这三条准则至今仍为世界各国视为准绳,具体说来就是:在隧道掘进中,开挖面超载系数O.F.S <6,如遇到特别低的Cu值,要辅助以相应的平衡压力〔如气压、土压或泥水压力),使O.F.S小于6,所以根据特定地层的O.F.S值,可以作为选择掘进方式和盾构机类型的依据之一,也是决定辅助施工方法的关键因素。
隧道施工中产生的短期及长期沉降(反映土层的扰动程度)要小;管片或内衬设计要合理,防止地下水的渗漏,并满足强度、刚度等要求。
目前的生产及科研均围绕此轴心进行。
盾构隧道中,控制盾构机切割舱压力(水、土)是掘进中最重要的一环,开挖面的稳定性跟土体特性、隧道几何尺寸,舱压均有关系。
英国学者R.J.Mair在80年代通过Cambridge大学的离心模型机试验,揭示了稳定性与地表沉降的数据关系:当地表沉降大于直径的0.025倍时,临界压力为下临界压力(软土盾构隧道)。
盾构机通过后,会对附近的土体产生扰动,表现为瞬时变形,塑性区的形成和扩展区。
关于隧道施工引起的地表沉降的计算理论,大约是从几十年前在煤矿坑道的上方发生结构物的沉降和破损问题的研究开始的,而在软土地层中盾构隧道引起的地层移动和地表变形则只有30多年历史。
关于盾构隧道地表变形的预估方法的探讨是较为活跃的,有许多成果、公式。
日本学者小岛田长板于1978年提出了隧道周围土层“松动区域”和“压缩区域”的概念计算地表沉降,并提出最大沉降量预报方法;墨西哥学者D.Resendiz和M.Romo根据开挖面应力释放和土体径向位移值,建立了包括应力~应变关系、图性参数、几何参数的地表沉降预估公式。
国内,侯学渊结合上海地区饱和软粘土盾构法的特点,提出了考虑时效的最大沉降量的预估法。
2 注浆法的发展历史注浆技术是一项实用性强、应用范围广的工程技术,它已被广泛地应用于矿山、地下建筑、大坝、隧道、地铁、桥梁和土木工程等各个领域。
主要用于减小岩土的渗透性、增加其强度或降低地基土的压缩性。
为了达到预期目的,用钻机将注浆孔钻到预定土层后,将浆液以压力注入,直至注浆点周围孔隙或裂隙被浆液充填到满足设计要求为止。
另外,注浆技术也被用来修复各种构筑物混凝上的裂缝。
注浆技术己有200年的发展历史,其发明者是法国土木工程师查理斯·贝里格尼(Charles Bering)。
十九世纪初,他采用注浆技术修复被水流侵蚀了的挡潮闸的砾砂土地基。
这是在基础工程历史上第一次应用注浆技术。
人工“压浆泵”的首次使用是在1845年,由美国的W·F·沃森(W ·E ·Worthen)在一个溢洪道陡槽基础下注入水泥砂浆。
1854年又进行了闸墩砌体的加固。
那时,注浆仅用作处理地基,而不被认为是一种施工方法。
化学浆液用于固砂是在1884年,由英国的豪斯古德(H osagood)在印度建桥时首次采用。
自此,化学注浆法在印度问世。
1886年,W·R·奎尼普尔(W ·R ·Kinniple)采用粘土水泥砂浆阻止尼罗河的达梅塔(Dmietta)和罗萨塔(Rosetta)坝基下的地下渗流。
同时,英国研制了“压缩空气注浆泵”,促进了水泥注浆法的发展。
注浆技术的进一步发展和广泛应用是在矿井建设工程中,主要用于防止竖井开挖时地下水渗入。
所采用的浆液是水泥浆液。
1910年采用了自动记录压力表,对记录的注浆性状作了系统的研究,建立了注浆压力和渗透性之间的关系。
1920年荷兰采矿工程师E·J·尤斯登(Joosten)首次论证了化学注浆的可靠性,采用了水玻璃、氯化钙双液双系统的两次压注法,并于1926年取得了专利。
注浆技术有系统的改进始于美国科罗拉多河上的胡佛(Hoover)坝基的帷幕注浆,为了补救因开挖基坑引起的裂缝,进行了加固注浆。
根据胡佛坝基的注浆工程实践,首次制定了注浆工程设计和施工规范。
上世纪40年代,注浆技术的研究和应用得到了迅速的发展,各种水泥浆材和化学浆材相继问世。
特别是60年代以来,各国大力发展新型注浆材料,注浆工艺和设备得到了空前的进步,其应用范围越来越广。
我国对注浆技术的研究和应用起步较晚,但发展较快。
某些方面己达到世界先进水平。
50年代初期我国开始了矽化法的研究,在固砂、防止湿陷性黄土的湿陷和加固构筑物方面作了大量的工作。
同时,矿山行业逐渐采用了井巷注浆技术。
50年代后期,在水坝的防渗和加固工程中逐渐应用。
60年代以后,我国己开始注意化学注浆的毒害及环境污染问题,并提出一系列的改进方法,其应用范围日益广泛。
3 盾构法隧道施工中同步注浆技术的运用3.1同步注浆浆液的填充机理同步注浆是盾构一边向前推进,一边不停地向管片背部建筑空隙加压注浆材料的一种注浆方法,用不间断的加压,使注浆材料在充入建筑空隙后,没有达到土体相同强度前,能保持一定的压力和土体相当,从而使地面沉降控制在最小的范围。
使用同步注浆,注浆材料会向盾构开挖面渗透,影响盾构开挖面。
上海地铁盾构采用的使由法国FCB公司引进的6300mm土压平衡盾构(EPB),土压平衡盾构由于在切削刀盘内滞留切削土,盾尾带有密封装置,不会因注浆材料向盾构开挖面渗漏而影响盾构施工,是适合采用同步注浆施工的。
目前双液型的注浆材料己经成为盾构工法中盾尾同步注浆材料的主流,同时在硬土地层中采用盾构工法,其盾尾的注浆材料应采用瞬间固结型材料,而在软土地层中则使用可塑状固结型注浆材料。
注浆材料如果单纯从成分上可以分为单液型和双液型两种。
单液型浆液是在搅拌机等搅拌器中一次拌和成为流动的液体,再经过液体~固体的中间状态(流动态凝结及可塑状凝结)后,固结(硬化)。
譬如常用的水泥砂浆类浆液。
双液浆液通常是指化学注浆,即把A液〔水泥类)和B液(通常是水玻璃类作硬化剂)两种浆液混合,变成胶态溶液,混合液的粘性随时间的增长而增长,随之进入流动态固结和可塑态固结区。
单液浆液由于水泥的水化反应非常缓慢,所以达到固结需要几小时至几十小时不等。
特别是惰性浆液,不发生化学凝固,所以固结时间更长。
而双液型浆液的凝胶时间通常很短(0秒~60秒),按凝结时间来分,双液型浆液又可以被分为缓凝型、可塑型、瞬凝型三种类型。
由于不同浆液凝结时间不一样,所以各自填充空隙的机理大相径庭:(1)单液型浆液。
如图3-1所示:①第一批进入的浆液②第二批注入的浆液③第三批注入的浆液④没有充填到的部位图3-1单液型浆液填充机理由于在单液型浆液在注浆时是没有完全自立性的流体,所以具有非常平缓的倾斜(由流动性的好坏决定)充填,形成后注浆液顺次推压先注的浆液,使浆液逐渐充填到前方的形态。
由于是流体状压入,浆液易流失到管片背部建筑空隙之外其他部位(比如开挖面、周围土体等)并且易受地下水影响。
而最应该注入的区域,特别是管片的顶端部位却很难充填到。
(2)缓凝型浆液(30s~60s),充填形态如图3-2所示。
浆液的流路①第一批进入的浆液②第二批注入的浆液③第三批注入的浆液④没有充填到的部位图3-2缓凝型浆液填充机理在凝胶前,由于流动性非常好,所以和单液型浆液一样,可以实现平缓的小坡度的大范围的充填。
凝胶后的浆液,在经过较短的可塑态区后,若再过渡到固结区(固体),则浆液自身就不再流动。
所以后来的浆液,在未凝胶前顶破固结体,渗到未充填部位后固结。
此后反复充填~固结~渗入,边依次充填。
由注入缓凝固结型浆液的模型注浆试验知道,实际的上部没有被浆液全部填充。
这种缓凝型浆液,由于到凝胶止的时间较长,并且粘性小,容易流失到远处,所以对限定范围特别是隧道顶部的填充以及防止向开挖的泄漏较为困难。
此外,在凝胶前的一段时间里易受地下水稀释,或出现材料分离,存在固结强度不均匀等缺点;但对涌水等止水的性能良好。