地铁管片隧道环形间隙同步注浆技术论文
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地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术探讨摘要:随着我国经济水平的提升,交通事业也得到了更好的发展,地铁工程项目也逐渐增多。
地铁的产生在一定程度上推动了城市现代化的发展,通过盾构法进行地铁隧道施工能够实现对周围地层的控制,避免其出现扰动情况,减轻对建筑物的干扰。
而本篇文章以地铁盾构隧道掘进中同步注浆技术的应用进行了研究,并分析了地铁盾构同步注浆技术的具体内容,然后提出了此项技术应用的策略。
关键词:地铁隧道;盾构施工;同步注浆技术;应用研究现阶段,地铁已经成为城市的一项重要的交通工具,而地铁建设工作也在各个城市中逐步进行,地铁盾构机是隧道掘进工作中一个重要的机械装置,因为施工工作会受到不同原因的干扰,从而造成隧道四周的土层和建筑被损坏,为了避免这种问题的出现,施工单位应该合理有效的应用盾构法,因为这种方法的安全性和可能性极强,它能够切实的缩减地铁隧道工程的施工时间,而且也可以降低地铁建设工作对其他交通方式的干扰,但是,在盾构法的应用过程中,如果同步注浆工作不达标、浆液制作不严谨,都会导致地层沉降的问题出现,所以应该加强对同步注浆技术的管理和控制。
1同步注浆施工扰动原因研究由于盾构机的结构特性和盾构法施工原理的影响,盾构机在掘进过程中,安装完成的管片在与盾尾分离后,在其四周会出现一个环状的盾尾间隙。
这种间隙的产生,导致土层发生临空面的情况,由于地应力的作用,导致土层发生形变。
在进行盾构隧道施工时,往往会选择同步注浆来进行间隙填埋工作,通过这种方式来避免地层形变的问题出现,当注浆浆液被填充到间隙后,不仅会出现液浆冷凝的情况,还会受到地下压力的作用,从而导致土层形变,而对间隙的填充也会由于土体的变形、液浆的凝固而结束。
所以,同步注浆施工工作具体涉及两个方面,第一,盾构管片与盾尾分离后,管片的周围就会产生一定的盾尾间隙,从而导致土体发生临空面的情况,导致地应力的产生,而地应力的作用就会使土体荷载减轻。
第二,为了防止土层受到损坏,盾构壁后应该选择同步注浆填充盾尾间隙的方式,注浆过程中浆液会有一定的作用力,导致土体发生形变,最终产生注浆扰动。
成都地铁盾构同步注浆及其材料的研究【内容提要】成都地铁1号线一期工程盾构施工2标为成都地铁试验段,该工程采用加泥式土压平衡盾构机施工,成都地区地层为砂卵石地层,粒经大、水位高,为了有效解决同步注浆的效果,我项目部和同济大学、西南交通大学进行了相关的试验研究,拟采用惰性浆液(以黄泥粉、粉煤灰为主剂)为同步注浆材料,期望其达到不易被水稀释、较好的流动性、较好的早期强度和较低的成本。
【关键词】高富水土压盾构同步注浆惰性浆液1. 概况成都地铁1号线一期工程盾构施工2标人天盾构区间,主要穿越砂卵石地层,地层高富水,含水量大,地下水位高。
采用了加泥式土压平衡式盾构机进行施工。
盾构机配备了盾尾同步注浆系统,可在盾构掘进的同时进行背后注浆。
在盾构掘进施工中,当管片刚脱离盾尾时即可对管片外侧的空隙进行填充,从而起到控制地表沉降、提高隧道的抗渗能力、预防盾尾水源流入密封土舱而造成的喷涌和稳定成型隧道的作用。
2. 盾构法施工背后注浆技术2.1.同步注浆原理在盾构机推进过程中,保持一定压力(综合考虑注入量)不间断地从盾尾直接向背后注浆,当盾构机推进结束时,停止注浆。
这种方法是在环形空隙形成的同时用浆液将其填充的注浆方式。
如图2-1所示。
图2-1 同步注浆系统示意图2.2. 注浆材料和配比的选择2.2.1. 注浆材料应具备的基本性能根据成都地区的地质条件、工程特点以及现有盾构机的型式,浆液应具备以下性能:1)具有良好的长期稳定性及流动性,并能保证适当的初凝时间,以适应盾构施工以及远距离输送的要求。
2)具有良好的充填性能,不流窜到尾隙以处的其他地域。
3)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。
4)浆液在地下水环境中,不易产生稀释现象。
5)浆液固结后体积收缩小,泌水率小。
6)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。
7)浆液无公害,价格便宜。
2.2.2. 注浆材料为了保证背后注浆的填充效果,施工中结合现场条件和盾构机自身注浆系统的配置,选取了两种液浆组成以便进行对比优选:1)以水泥、粉煤灰为主剂的常规单液浆A成分:水泥、粉煤灰、细砂、膨润土和水;2)以黄泥粉、粉煤灰为主剂的惰性浆液B成分:黄泥粉、粉煤灰、细砂、膨润土和水。
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。
关于地铁盾构施工中注浆技术的分析摘要:随着城市化程度的不断加深,城市集聚效应日益显现,大量的集聚效应在为城市带来机会的同时,也使其面临了诸多挑战,如随之而来的交通拥堵问题成为了困扰着越来越多的城市管理者的大难题。
正因此,城市轨道交通凭借着其速度快、效率高等诸多优点,成为了越来越多大城市的标配,甚至转身一变成为了各大城市的一张亮丽名片。
城市轨道交通,特别是地铁运输,在运输能力、环境保护、舒适度等多方面都是公交、出租等公共交通无法比拟的,本文就地铁盾构施工中的注浆技术进行了简单的阐述,供同行参考。
关键词:地铁;盾构施工;注浆技术1.盾构法概况盾构法与一般的施工方法不同,它主要是指利用施工械——盾构,在地表下部进行施工的一种方法。
盾构是一个类似于筒状的物体,它既能够承担底层所带来的压力,也能够利用筒状器械在内部活动作业。
通常情况下,钢筒前段会带有支撑和挖掘的工具,在钢筒的中间部位一般会设置一个千斤顶,方便向前推进,钢筒的后端,一般要拼装预制或现浇隧道衬砌环。
根据向前推进的距离,尾部通常情况下会拼装衬砌,在施工时一般会向衬砌环的外围空隙中大量压注水泥砂浆,通过这种方法来防止隧道及地面下沉。
(1)钢筒结构,安全性强,挖掘速度快;(2)自动化程度高,工作效率高;(3)钢筒实行地下作业,对地上交通影响较小;(4)施工噪音小,不扰民;(5)地下作业,不受气候条件限制;(6)在特殊地层中具有优势,如含水地层。
2.盾构同步注浆通常情况下,当盾构的盾片与盾尾出现脱离情况后,在地下土层和管道片之间一般会形成一道80mm左右宽度的环形空隙。
采用同步注浆的方法主要是尽快间隙,使其尽快的起到支撑地层的作用,防止地面施工面积过大,缺乏支撑,给周围环境造成安全,同时也能够为管片外防水和结构将强层。
2.1注浆材料及配比设计2.1.1注浆材料注浆材料通常情况下会采用水泥粉煤灰以及砂浆两种,这类材料具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析等诸多优点。
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同步注浆技术的应用发表时间:2019-08-02T09:47:30.390Z 来源:《基层建设》2019年第9期作者:王凯[导读] 摘要:近年来,我国的交通行业发展迅速,地铁工程建设越来越多。
中铁六局集团有限公司交通工程分公司四川省成都市 610000摘要:近年来,我国的交通行业发展迅速,地铁工程建设越来越多。
地铁在城市建设中占据越来越重要的地位,盾构法施作地铁隧道时,控制对周围地层的扰动、降低对邻近建(构)筑物的影响十分重要。
因此,本文对地铁盾构隧道掘进中同步注浆技术的应用展开了具体分析,阐述了地铁盾构同步注浆技术原理及其应用目的,其后具体探讨了地铁盾构隧道掘进中d的技术要点,以期可为其他类似工程提供参考。
关键词:地铁隧道;盾构施工;同步注浆技术引言作为城市主要交通工具之一,近几年我国地铁建设在各地区普遍推广,地铁盾构机作为隧道掘进专用的工程机械也得到了广泛地应用,由于施工过程中各种因素的影响,其可能会导致隧道周围土层的松动和倒塌,从而导致地表沉降,为了减少地表沉降,本文将对地铁盾构施工中形成沉降的因素进行分析,以此提出控制地表沉降的方法。
1同步注浆施工扰动机理分析考虑到盾构机的构造特点和盾构法施工工艺,盾构机向前掘进时,已拼装好的管片逐渐脱离盾尾后,会在其周围形成一个环状的盾尾间隙。
此环形间隙的存在,使得土体出现临空面,地应力得以释放,进而产生变形。
为及时弥补上述地层损失,减少地层变形,盾构隧道施工过程中多采用同步注浆来填充盾尾间隙,注浆浆液在注入盾尾间隙后,除了浆液凝固,还会在地层压力作用下,出现固结变形;即盾尾间隙的填充由土体的收缩变形、浆液的填充及浆液随后的固结变形完成。
因此,同步注浆施工扰动主要包括两部分:一是当盾构管片脱离盾壳的约束后,在管片周围暴露出盾尾间隙,使周围土体出现临空面,释放地应力,这时盾尾后方土体会因地应力释放形成土体卸荷;二是为及时弥补此时的地层损失,盾构壁后采用同步注浆填充盾尾间隙,注浆时浆液会对周围土体产生径向压力,迫使周围土体产生变形而形成注浆扰动。
论地铁隧道注浆试验及效果检验方法摘要:地铁隧道工程的实际质量离不开地铁隧道注浆的实验以及实验结果的检验分析。
本文以某地铁隧道工程的注浆实验案例为主,然后对于地铁隧道注浆的实验方案进行了深入的研究,最后表明了地铁隧道注浆实验的效果主要有几种检验方法。
关键词:地铁隧道;注浆试验;检验方法引言:在我国城市化进程的不断推进过程中,地铁往往承载着每个城市较大比例的公共交通需求,目前我国各地的地铁工程建设数量也在肉眼可见的增加,然而因为各地的地理条件不同,地铁隧道工程中也往往会遇到各种问题,其中较为常见的有隧道周围岩石等级低、稳定性和承载力差、实际埋藏深度不足等。
这些问题通常会直接影响到地铁工程整体的建设质量,如果不能有效处理往往会出现地面沉降,地下结构因承载力不足导致局部失稳等情况。
而针对这些问题目前的有效解决方法主要就是借助注浆技术,而该技术的开展往往也要通过注浆试验的检验,通过对地铁隧道注浆试验结果的分析,选取最合适的检验模式来对地铁隧道注浆的实验结果进行检验,保证得到正确的相关参数,最后对地铁隧道工程的后期施工的数据进行有效的保障。
1工程概况本文中以某工程为例,该工程中地铁隧道的覆土层厚大约6到7米,其中土层主要由黏土、粉土、杂填土和粉细砂以及细中砂组成,隧道建设通过的部分主要为黏土土层。
工程特点如下表:表1工程特点参数表该工程的施工需要注浆加固,结合工程的特点采用了小导管注浆加固技术。
为了确定注浆的参数以及保障后期的注浆施工,首先要在隧道内进行注浆试验,之后再采用动力触探、开挖观察或取芯测验的方式进行相关的检验工作。
2注浆试验方案 2.1注浆类型根据本次隧道土地的性能特征,注浆试验的操作方式选择的是劈裂注浆,为了方便后续的检验操作,注浆试验的区域没有设置在隧道顶部,而是选择了隧道开挖面的中下部分。
2.2注浆材料及水灰比本次实验主要采用的是普通水泥、水泥加玻璃、超细水泥以及TGRM特种水泥等四种注浆材料,但是这几种材料的主要指标大不相同,主要如表2所。
地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术探讨摘要:经济的发展,城镇化进程的加快,促进交通建设项目的增多。
在城市地下交通建设过程中经常使用的技术之一就是盾构法,这种技术具有的主要特点就是可以减少施工的时间,降低对周边交通的影响。
根据盾构施工相关应用研究发现,刀盘切削、盾构机振动等均会对岩体造成直接与影响,同时管片和岩体之间如果长时间的存在间隙,就会出现地表下沉的情况,进而为施工周边带来安全隐患,所以使用这种技术需要注意在管片背后进行注浆。
本文就地铁盾构隧道掘进中的同步注浆施工技术展开探讨。
关键词:地铁;盾构隧道;同步注浆技术引言现阶段,地铁施工过程中盾构法得到了广泛使用,主要是因为其施工效率快,对附近环境造成的扰动较小。
通过大量实践可发现,土体会受到来自盾构机振和刀盘切削的影响,加上其和管片间有缝隙,容易出现地表沉降的状况,从而引发安全隐患。
因此,实际施工中完善壁后注浆工作意义重大。
1地铁盾构同步注浆技术原理盾构施工技术中,其中盾构掘进机是经常使用的设备,通过这样能实现施工过程中的机械化,各个环节具体的流程主要分为:掘进→ 注入浆体→盾尾脱出→浆体失去流动性。
将盾构施工技术合理的应用在地下交通建设中,不会对施工周围的交通产生影响,同时使用这种技术还可防止地下水渗出,避免地表出现下沉的情况,减少施工过程中产生的噪声,把振动集中在竖井口周边,将隧道进行深埋,可保障工程造价在预算范围之内,从而大幅提升建设安全性。
从地铁盾构施工设计图中可明确地看出,一般情况下,盾构机刀盘的直径都大于管片衬砌外的直径,如果盾尾中的管片脱离,管片与土体中就会存在一定的缝隙,通常长度最短为 8cm,最长不超过 16cm,这时土体周围就会出现移位的现象,如此就会使地表出现下沉的情况,从而为地下隧道施工带来一定的安全隐患。
针对这种情况,可以合理地运用壁后注浆技术及时处理。
2盾构施工中应用同步注浆技术的目的在盾构施工中应用同步注浆技术具有重要意义,主要表现为:(1)注浆水工可以减少盾尾间隙,因此可以降低地表沉降等问题发生,并降低地铁项目施工对周围建筑物的影响。
地铁盾构隧道掘进同步注浆施工技术分析摘要:国民经济的持续发展带动着我国交通事业的发展,城市规划设计的过程中开始重视地铁工程的建设。
就目前的情况看,地铁工程的建设规模在不断扩大,有效解决了城市交通拥挤的问题。
地铁隧道掘进时经常用到盾构法,盾构法的合理利用可以降低地铁隧道掘进时安全事故出现的可能性,提高施工的安全性,保证施工人员的生命财产安全。
本文以某市地铁10号线建设为例,分析了地铁盾构隧道掘进同步注浆施工技术的应用现状,针对施工中经常出现的问题,给出了一定的问题解决策略。
关键词:地铁隧道;盾构法;同步注浆技术引言盾构法在实际应用时可以在很大程度上提高施工效率,施工受周边环境的影响比较小,因此,该技术在地铁工程施工时的应用比较多。
通常情况下,地铁隧道施工环境比较复杂,随着地铁建设规模的增大,有些地铁隧道需要穿过高压富水地层,这就要求施工单位必须做好相应的防水工作。
注浆施工技术在实际施工时能够表现出良好的防水性能,地铁盾构隧道施工时经常用到同步注浆技术。
同步注浆技术的应用可以减少成型管片壁后建筑间隙以及施工对周边建筑的影响,降低地表出现沉降的可能性。
同时,同步注浆施工在改善隧道结构的稳定性方面有很大的帮助,能够被看成是隧道衬砌加强层。
1地铁盾构同步注浆原理就目前的情况看,地铁盾构同步注浆技术一种先进的施工技术,配合使用机械式掘进机,可以有效提高施工的机械化程度。
同时,根据施工的具体进展,调整掘进速度,完善注浆流程,减少隧道掘进施工对地面交通的影响。
与此同时,同步注浆技术使用时产生的噪音比较小,地表不会出现不均匀沉降,因此,可以减少地下水渗漏问题,合理规避了施工风险。
通常情况下可以将壁后注浆划分为多种不同的类型:第一、一次注浆。
一次注浆技术是将浆液直接注入到岩体和管片缝隙中,提高结构的整体性,进而提高结构的稳定性。
浆液注入时可以选择使用注浆管直接将浆液注入到制定区域,或者根据实际情况将浆液注入到管片缝隙中。
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。
地铁管片隧道环形间隙同步注浆技术探讨【摘要】结合某地铁施工实例,该工程为了控制地层变形,稳定管片结构,控制盾构掘进方向,并且有利于加强管片隧道结构的防水能力,管片背后环向间隙应该采用同步注浆,本文对该注浆技术进行深入探讨,旨在为同类工程借鉴。
【关键词】地铁施工;同步注浆;注浆技术;注浆材料
1 工程概况
某隧道盾构3标段长度为3584.5m,其中左线长为1215.5m,右线长为2369m。
结合本隧道所处地区的地质情况以及工程周围环境,经研究决定本工程采取复合型盾构机来进行本隧道的挖掘施工,从而以有效地控制软弱地层的沉降问题。
2 同步注浆方案提出
鉴于考虑到本工程的地质残积土以及混合片麻岩、强风化岩遇水容易软化、崩解,强度低,而且自稳性差,开挖方面需要加强出土控制的同时,同步注浆也将成为另一个重要的控制点。
为此,针对本隧道工程采用盾构在挖掘施工中所产生的环形间隙,采取同步注浆技术来解决,以有效地控制软弱地层变形,针对不同地质情况程度而必要时采取二次注浆补强。
同时,为了能有效地控制软弱地层变形、稳定管片结构、控制盾构掘进方向,同时有利于加强管片隧道结构的防水能力,管片背后环向间隙应该采用同步注浆。
对于所采用的同步注浆的材料、配比、参数以及工艺等可以根据本工程具体地质水文和环境条件,并且参照国内盾构施工同步注浆的成功
经验确定。
3 注浆材料及配比控制
3.1 注浆材料
本工程采用水泥砂浆作为主要的同步注浆材料,该浆材具有结石率高、结石体强度高而且耐久性好的特点。
为了减少管片安装后的变形或者使注入浆液在较短的时间内起到止水的效果,也使用水泥水玻璃浆液。
3.2 浆液配比及主要物理力学指标
3.2.1 水泥砂浆。
本工程同步注浆拟采用表1所示的配比。
其胶凝时间一般为8h左右,可根据地层条件和掘进速度,通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。
对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段,可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂,进一步缩短胶凝时间,获得早期强度,保证良好的注浆效果。
在施工过程中,需要根据地层条件、地下水情况及周边条件等,通过现场试验优化确定。
同步注浆浆液的主要物理力学性能应该满足下列的指标。
固结体强度.一天不小于0.2mpa(相当于软质岩层无侧限抗压强度),28天不小于1.2mpa(略大于强风化岩天然抗压强度)。
浆液结石率应大于95%,即固结收缩率应小于5%。
浆液稠度控制在8~12cm范围之间;浆液稳定性:倾析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)小于5%。
表1 同步注浆材料配比和性能指标表
水泥(kg) 粉煤灰(kg)膨润土(kg)砂(kg)水(kg)
外加剂
150~200 380~310 60~50 300 360~350 按需要根据试验加入
3.2.2 水泥水玻璃浆液胶凝时间为15~50s;固结体强度其终凝强度不小于0.2mpa(相当于软质岩层无侧限抗压强度),28天不小于1.5mpa(略大于强风化岩天然抗压强度)。
浆液结石率大于90%,即固结收缩率小于10%。
水玻璃掺入比控制在5~30%范围之间;水泥浆比重控制在1.3~1.5。
使用该浆液注浆前,一定要根据实际的需要进行试配,以达到既能顺利注入,又在较短的时间内达到预期的注浆效果。
4 同步注浆施工技术
4.1 同步注浆主要技术参数
4.1.1 注浆压力控制。
为了有效地保证达到对环向空隙的有效充填,同时又能确保管片结构不因注浆产生过大的变形和损坏,根据计算和经验,注浆压力取值为0.2~0.5mpa。
4.1.2 注浆量控制。
同步注浆量根据盾构施工背衬注浆量经验计算公式:q=v·λ;其中:λ--注浆率(一般取大于120%);v--盾构施工引起的空隙(m3)v=π(d2-d2)l/4;l--回填注浆段长即预制管片每环长度(预制管片每环长1.5m)。
将实际数据代入得:q=3.14×(6.282-62)×1.5/4×1.2,得出每环注浆量大于4.9m3/环(1.5m),一般情况下为
5.0m3左右。
在同步注浆不足的情况下,掘进结束后需进行二次注浆,注浆量由现场试验确定(以压力
控制为主,依照管片的抗剪切强度和隧道工况、安全度推断,原则上瞬时不超过1.0mpa,)。
4.1.3 注浆速度。
同步注浆速度与掘进速度相匹配,即v=10πv0(d2-d2)/4;其中:v0--掘进速度(cm/min);以次估算,同步注浆的注浆速度为30~200l/min。
根据经验二次注浆的注入速度可控制在10~25l/min以内,以获得对岩层较为均匀的渗透。
4.1.4 注浆结束控制。
注浆压力达到设计压力,注浆量达到设计注浆量的80%以上。
注浆效果检查主要采用分析法,即根据p-q-t 曲线,结合衬砌、地表及周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。
在可能或需要的情况下,对拱顶部分采用超声波探测法通过频谱分析进行检查,或根据同步注浆量和管片的变形情况分析,对未满足要求的部位,及时进行二次补充注浆。
4.2 同步注浆方法、工艺与配套设备
4.2.1 同步注浆施工。
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内置注浆管,在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行,采用双泵四管路(四注入点)对称同时注浆见图1所示。
图1 同步注浆示意图
注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式,自动控制方式即预先设定注浆压力,由控制程序自动调整注浆速度,当注浆压力达到设定值时,自行停止注浆。
手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量,以防注浆速度过快,而影响注浆效果。
4.2.2 设备配置。
同步注浆系统采用配备swing ksp12液压注
浆泵2台,注浆能力2×12 m3/h,4个盾尾注入管口及其配套管路。
二次注浆单独的注浆系统,位于3#台车上。
运输系统采用自生产的砂浆罐车(6m3),带有自搅拌功能和砂浆输送泵。
随编组列车一起运输。
4.3 注浆效果检查
注浆的效果检查主要采用分析法,也就是根据p-q-t曲线,结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形的量测结果进行综合分析判断,尤其是实际注入量与理论计算量的比较。
必要时采用无损探测法进行效果检查。
4.4 管片壁后同步注浆质量控制技术
4.4.1 在开工前必须制定详细的注浆作业指导书,并且进行详细的浆材配比试验,选定合适的注浆材料及浆液配比。
制订详细的注浆施工设计以及工艺流程及注浆质量控制程序,严格按要求实施注浆、检查、记录、分析,及时做出p(注浆压力)—q(注浆量)—t(时间)曲线,分析注浆速度与掘进速度的关系,评价注浆效果,反馈指导下次注浆。
4.4.2 成立专业的注浆作业组,由富有经验的注浆工程师负责现场注浆技术和管理工作。
4.4.3 根据洞内管片衬砌变形以及地面及周围建筑物变形的监测结果,及时进行信息反馈,修正注浆参数设计和施工方法,发现情况及时解决。
4.4.4 做好注浆设备的维修保养,注浆材料的供应,定时对注
浆管路及设备进行清洗,保证注浆作业顺利连续不中断地进行。
4.4.5 环形间隙充填不够、结构与地层变形不能得到有效的控制或变形危及地面建筑物安全时、或者存在地下水渗漏区段,必需通过吊装孔对管片背后进行补充注浆。
5 结论
文章结合某标段盾构施工实例,针对工程软弱地层、含水软岩以及软硬混合地层的掘进施工,管片背后环向间隙应该采用同步注浆技术,提出了详细的施工流程,工程实践效果显著,值得为同类工程提供参考指导。
参考文献:
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