盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术
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广州轨道交通二、八号线延伸线工程盾构区间5标盾构工程盾构同步注浆机及二次注浆方案编制单位: 上海吉原公司编制日期: 二○○七年一月一.工程概况【会石区间轨排井~广州新客站】和【江泰路站~跃进村站】两个盾构区间,分别位于番禺区和海珠区。
【会石区间轨排井~广州新客站盾构区间】线路从会石区间轨排井开始后向西南延伸,下穿密集鱼塘群、过石壁站,继续向西南穿越浅埋密集鱼塘群,后到达广州新客站,盾构机解体、吊出、转场至江泰路站;【江泰路站~跃进村站盾构区间】线路从江泰路站出发沿江南大道向北至跃进村站。
【会石区间轨排井~广州新客站盾构区间】里程范围为:左线长730.262m+290.093m (含长链0.126m);右线长729.81m+294.42m。
【江泰路站~跃进村站盾构区间】里程范围为:右线长721.71m,左线ZCK 长722.287m(含长链0.577m)。
整个标段线路平面最小曲线半径为600m,最大纵坡为25‰。
【会石区间轨排井~广州新客站盾构区间】地处珠江三角洲后缘地带,为珠江水网交错的平原区,根据场地地貌成因及形态特征,区间地貌单元主要表现为珠江三角洲海陆冲积平原地貌;区间沿线为农田、苗圃、鱼塘,塘深2~3m,沿线建筑物少,场地开阔,地下没有管线的铺设,周边正处于规划开发阶段。
【江泰路站~跃进村站盾构区间】沿线地形较平坦,地面高程为13.4m~17.8m,地貌单元属珠江三角洲冲积平原,微地貌单元有河流冲淤积阶地、河床(槽)、微丘台地。
二.衬砌背后注浆的目的盾构施工中,随着盾构的向前推进,当管片脱离盾尾后,在土体与管片之间会形成一道宽度为115~140mm左右的环行空隙。
若不将这一空隙及时充填则管片周围的土体将会松动甚至发生坍塌,从而导致地表沉降等不良后果。
为此必须采用注浆手段及时将盾尾建筑空隙加以充填。
同时,背衬注浆还可提高隧道的止水性能,使管片所受外力能均匀分布,确保管片衬砌的早期稳定性。
三.衬砌背后注浆的方式和定义(一)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。
盾构法施工中的同步注浆和二次同步双液注浆技术一、盾构法施工中同步注浆和二次双液注浆的目的1、控制管片的稳定性 , 提高管片与围岩的共同作用力 , 防止隧道管片偏移。
盾构隧道是一种管片衬砌与围岩共同作用的结构稳定的构造物 , 用浆液均匀、密实地注入和填充管片背面空隙可以确保管片衬砌早期和后期的稳定性 , 是确保土压均匀作用的前提条件。
2、控制地表沉降。
及时填充管片拼装完毕拖出盾尾后与土体间形成的环形间隙 , 防止因间隙的存在导致地层发生较大变形或坍塌。
3、预防盾尾水源进入土仓而形成的喷涌。
在盾构法施工中 , 如果管片与土体之间的环形间隙没有得到良好的填充 , 与地下水系连成一体 , 该水系通过盾壳与土体之间的缝隙流至土仓 , 将会对掌子面形成较大的水压 , 造成喷涌。
4、提高隧道的抗渗性。
盾尾注浆液凝固后 , 会有一定的抗渗性能 ,可提高隧道的抗渗性。
5、隧道曲线超限修正。
根据管片姿态测量的结果 , 针对偏移量或上浮下沉量超限的管片进行注入单液浆或双液浆 , 依靠注浆压力 , 使管片向隧道设计曲线趋近。
二、注浆浆液的选择注浆浆液一般分为单液浆和双液浆两大类1、单液浆是指由粉煤灰、砂、水泥、外加剂等在搅拌机中一次拌合而成的浆液。
又可分为惰性浆液和硬性浆液。
惰性浆液中没有水泥等凝胶物质 , 是早期强度和后期强度都很低的浆液。
硬性浆液在浆液中掺加了水泥等凝胶物质 , 具备一定的早期强度和后期强度。
2、双液浆是指由水泥和水搅拌成的 A 液和由水玻璃等组成的 B 液混合而成的浆液。
3、单液浆和双液浆优缺点比较。
单液浆由于其施工工艺简单,易于控制 , 且不宜堵管、造价低,浆液扩散均匀等优点 ,广泛应用于管片背后同步注浆系统。
双液浆由于工艺复杂 ,易堵管 ,但凝结迅速早强 , 一般用于止水式、补救性注浆。
三、同步注浆同步注浆是管片背后注浆的一种形式 , 是整个盾构施工的一道关键工序 , 作为盾构隧道的掘进施工是必不可缺的环节。
盾构双液同步注浆施工工法一、前言在目前城市建设的过程中,随着需求越来越大,地埋式的城市建筑的需求也越来越大。
比如说地下车库、地下商场、地铁等。
对于建筑者们来说,为了解决这一问题,盾构双液同步注浆工法也应运而生。
本文将对该工法进行详细介绍。
二、工法特点盾构双液同步注浆工法是一种用于隧道和地下工程施工的全新工艺,该工艺具有如下特点:1. 该工法能够同时进行掘进和注浆作业,大大提高了施工效率。
2. 该工法所使用的盾构掘进机结构简单,操作便捷,施工过程中能够快速适应各种地质情况。
3. 由于该工法采用双液注浆,能够有效地解决地下水及渗漏问题,从而增加了隧道工程的安全性。
4. 该工法使用完全隔水的管棚,有效地避免了地下水与混凝土接触,能够保持隧道工程结构在施工过程中的完整性。
三、适应范围盾构双液同步注浆工法适用于以下几个方面的建设:1. 地下车库、地下商场等的建设;2. 地铁、高铁、公路隧道工程的建设;3. 水电站、油气储藏地下洞室等工程建设。
四、工艺原理该工法的基本原理是运用盾构掘进机从一个环节到达下一个环节时同时进行土方回填和注浆施工,使掘进过程中形成的空洞随时得到充实和加固。
其施工工艺特点如下:1. 同步注浆:施工过程中,注浆与掘进进行同步,对预制衬砌进行优化加固,在保障隧道工程的整体稳固性和抗渗性的同时,同时保证了施工的效率。
2. 双液同步注浆:双液注浆使用优质的水泥等材料进行混合,然后通过管道送入隧道壁面,使隧道在掘进的过程中得到更好的衬砌。
3. 管棚隔水:在施工的过程中,使用管棚进行隔水,避免地下水与混凝土接触,从而能够保持隧道的整体性。
五、施工工艺盾构双液同步注浆的主要施工过程包括:1. 准备工作:包括机具、人员、设备和材料的准备及现场安排,确保施工工作的顺利进行。
2. 建立管棚:在施工现场建立管棚,隔离隧道区域,避免地下水和外界环境的干扰。
3. 盾构掘进:在隧道盾构机的作用下,进行隧道的掘进工作,将泥土和石头等物料推入机器后方的运输车道内。
盾构同步⼆次注浆⽅案同步注浆、⼆次注浆施⼯⽅案当盾⽚脱离盾尾后,在⼟体与管⽚之间会形成⼀道宽度为115~140mm左右的环⾏空隙。
同步注浆的⽬的是为了尽快填充环形间隙使管⽚尽早⽀撑地层,防⽌地⾯变形过⼤⽽危及周围环境安全,同时加强管⽚外防⽔并使隧道整体得到。
在同步注浆后若发现以下情况之⼀(1、隧道成形后地⾯沉降仍有较⼤的变化趋势;2、局部地层较软;3、同步注浆注浆量不⾜时),可通过管⽚中部的注浆孔进⾏⼆次注浆,⼆次注浆可起加强及堵⽔的作⽤。
⼀、注浆材料的选择1.⽔泥技术标准:中华⼈民共和国国家标准GB175-1999标准名称:硅酸盐⽔泥、普通硅酸盐⽔泥材料名称:普通硅酸盐⽔泥强度等级:32.5R进货验收批量:不⼤于300t,附有质量证明书2.粉煤灰技术标准:中华⼈民共和国国家标准GB1956-1991标准名称:⽤于⽔泥和混凝⼟中的粉煤灰级别:三级进货检验:不⼤于200t,附有质量证明书3.砂技术标准:中华⼈民共和国⾏业标准GJG52-1992标准名称:普通混凝⼟⽤砂质量标准及检验⽅法产源:河砂规格:细砂,u f=1.6~2.2验收批量:不⼤于400m34.粘⼟材料名称:钠基膨润⼟、普通粘⼟进货验收:5.减⽔剂技术标准:中华⼈民共和国国家标准GJG8076-1997品质:合格进货检验:⽣产⼚家提供性能检验合格证6.⽔玻璃规格:35~45波美度进货检验:质量证明书及现场测试波美度⼆、同步注浆1、注浆⼯艺流程注浆⼯艺是实现注浆⽬的,保证地⾯建筑物、地下管线,盾尾密封及衬砌管⽚重要的⼀环。
因此必须严格控制,并根据地层特点及监测结果及时调整各种参数,确保注浆质量和安全。
注浆⼯艺流程如图⼀。
2、注浆的⽅式采⽤盾尾璧后同步注浆⽅式。
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。
盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术摘要:针对呼和浩特地铁盾构隧道穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层透晶体,地下水丰富、水位高、补给迅速。
在盾构施工中通过探索、对现有的中铁装备生产的盾构机(中铁346号)同步注浆系统进行改造,将单液浆改为双液浆,在盾构机掘进时同步注浆注入双液浆。
由于双液浆具有初凝时间短、抗渗能力强等优点,可以减小管片错台和上浮、降低盾构机在掘进过程中渗漏水及地表沉降的风险,保证了盾构隧道施工的安全与质量,提高了工效。
关键词:盾构;同步注浆;改造;单液浆;双液浆1引言随着国内城市地铁工程的大规模的建设,盾构法隧道施工技术逐步发展成为各个地下空间开发领域的主流施工技术。
盾构法具有安全开挖和衬砌,掘进速度快;盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低;不影响地面交通与设施,不影响地下管线等设施;穿越河道时不影响航运,施工中不受季节、风雨等气候条件影响,施工中没有噪音和扰动;适用地层土质范围广等优点。
在盾构掘进过程中的同步注浆可以防止土体松弛下沉、减少地表沉降、保持隧道衬砌的早期稳定、提高衬砌接缝防水性能,保证隧道工后不变形、不下沉、不漏水。
同步注浆对隧道质量起着关键作用。
直接关系到周边构建筑物的安全和整个施工过程的安全,已成为盾构法隧道质量成败的关键因素之一。
盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术成功运用到呼和浩特市轨道交通1号线一期工程孔家营站~呼钢东路站区间右线盾构施工,设备改造成功,操控方便,盾构隧道成型质量优良。
中铁工程装备集团有限公司售后服务人员对同步注浆系统改造给予了很高的评价,后续在盾构机设计和再制造过程中将借鉴我项目部的施工经验,使盾构机设计更加合理、适应地层范围更加广泛,控制隧道质量更加有力。
2工艺特点(1)在盾构机上新增一套B液注浆系统,将原有的同步注浆单液浆系统改造成A液系统,A、B液在盾尾混合器处混合形成均匀双液浆,然后在盾构机掘进时同步注双液浆。
盾构同步注浆和二次注浆浆液配合比一、环形间隙同步注浆盾构机的刀盘开挖直径为6280mm,管片外径为6000mm,当管片在盾尾处安装完成后盾构机向前推进,管片与土层之间形成14cm的建筑间隙时,及时采用浆液材料填充此环形间隙有利于防止和减少地层变形,提高结构的稳定性。
1、同步注浆材料及配合比采用水泥砂浆(可硬性浆液)作为同步注浆材料,具有凝结时间较短、强度高、耐久性好和抗腐蚀性好等特点。
对浆液配合比进行不同的试调配及性能测定比较,优化出满足不同条件下使用要求的配方,书面报监理工程师审定后正式投入使用。
同时在试推进施工过程中对浆液的配合比核对推进后地表沉降监测情况进行相应的优化及调整。
同步注浆浆液配合比(kg/m3)1)胶凝时间:一般为6~8h,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。
对于强透水地层和过建筑物、小曲线等地段,可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂或减水剂,进一步缩短胶凝时间,获得早期强度,保证良好的注浆效果。
2)固结体强度:一天不小于0.2MPa,28天不小于1MPa。
3)固结收缩率:<5%。
4)浆液稠度:9~13cm。
5)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%。
2、同步注浆主要技术参数结合本区间地层及区间周边风险概况,不同地段充填系数k可参照下表:同步注浆充填系数1、注浆方式根据同步注浆填充量不足、地面变形过大、侧穿建筑物等地段须进行二次注浆。
二次注浆材料通过吊装孔进行,可选用水泥-水玻璃双液浆,在管片出台架后进行,注浆压力为0.3~1.0Mpa。
注浆前需在起吊孔内装入单向逆止阀并凿穿外侧保护层。
在一台砂浆泵的输浆管上装有一个分支接口,通过该接口即可实施管片注浆。
二次注浆一般采用手动控制。
2、浆液配比1) A液(主要采用水泥浆)水泥:水=100:100(质量比)2) B液(主要采用水玻璃溶液)水:水玻璃=3:2浆液体积比例:A液 75%,B液25% (根据现炀实际需要调整配比)双液浆浆液配合比(根据现炀实际需要调整配比)二次注浆浆液性能指标。
新型单液浆压注系统及配套设备改造技术要求编制:校对:审核:申通地铁集团建设事业部、盾构工作组年月新型单液浆压注系统及配套设备改造技术要求1.方案的提出上海地区现有的地铁盾构,主要用于软土地质条件下的区间隧道施工。
为有效的控制地面沉降、保持隧道的稳定、满足环境保护的更高要求,在工程实践中,同步注浆浆液采用新型单液浆(俗称厚浆)的优点已逐步凸现,有取代传统双液浆、惰性浆或其它薄浆的趋势,并正朝着市场化、商品化、集约化供浆的可能性方向发展。
而上海地区早期引进盾构机上配置的同步注浆系统仅适用于双液浆或其它薄浆,已远远不能满足施工的要求,基于上述原因,有必要对盾构法施工用同步注浆系统及配套设备进行改造。
2.同步注浆用新型单液浆材料及其性能2.1 同步注浆用新型单液浆浆液的性能(见表1):表1 浆液基本性能2.2同步注浆用新型单液浆浆液材料由石灰、粉煤灰、膨润土、中细砂、水、外掺剂等搅拌而成(见表2)。
表2 新型单液浆组成原材料2.3同步注浆用新型单液浆浆液实验配合比(见表3)表3 浆液原材料实验配合比(kg/m3)3.工程用浆计算上海地铁隧道目前采用幅宽为1.2m的预制混凝土管片,则盾构机每推进一环如注浆率按建筑空隙的150%~200%考虑,每环管片需供浆2.7 m3~3.6 m3。
已知盾构推进速度为60mm/min,推进加管片拼装的作业效率为1环/小时,考虑到上下行两条隧道同时施工,因此涉及改造方案中的地面供浆设备需按≥8m3/h考虑。
4. 改造方案4.1 新型单液浆供应方案要求施工单位自制搅拌设备,其容量≥4m3,搅拌轴采用卧轴布置,浆筒占地面积5m2,总高度≤1m,沿工作井端头布置,拌制后的浆液由电动球阀控制,通过输送管到达井下,搅拌设备安放在面积不小于30m2的较密闭房内,采用液压驱动,动力站需与拌浆作业区域隔离,配料采取电子称量或定量包装的方式。
4.2 新型单液浆转驳系统改造4.2.1 转驳泵推荐方案考虑将国产挤压泵作转驳泵使用。
盾构双液同步注浆施工工法盾构双液同步注浆施工工法一、前言盾构双液同步注浆施工工法是一种在盾构施工中应用的先进技术,能够有效解决地下工程中的地基固结和渗水问题,提高施工质量和工效。
本文将详细介绍该工法的工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施以及经济技术分析,并提供一个工程实例。
二、工法特点盾构双液同步注浆施工工法的特点主要体现在以下几个方面:1. 通过盾构和双液注浆同步施工,能够有效控制盾构进尺,减少不良地质的影响,并提高施工速度。
2. 注浆材料采用双液注浆,能够有效固结地层,防止地层松散导致的塌方和沉陷。
3. 通过双液注浆施工,能够在地下工程中形成坚固的注浆围护体,提高工程的抗渗性能。
4. 工法灵活多样,适应范围广,可用于不同地质条件下的地下工程。
三、适应范围盾构双液同步注浆施工工法适用于以下地下工程:1. 地铁隧道、地下管道和矿井等地下交通工程。
2. 城市地下综合管廊、排水系统和储罐基坑等市政工程。
3. 水利水电工程中的水坝基础、河道堤防和渠道衬砌等水工建筑。
四、工艺原理盾构双液同步注浆施工工法的工艺原理是在盾构推进过程中,通过双液注浆体系,实现地层的固结和止水效果。
具体来说,该工法采取以下技术措施:1. 在盾构前端设置注浆钻杆,将双液注浆剂注入地层,形成注浆帷幕,提供支撑和固结地层。
2. 同时在盾构推进时,通过注浆管道将双液注浆剂输送到隧道的后方,形成注浆体系,保持隧道稳定性。
3. 在盾构完成后,对隧道进行后续注浆,增加围岩的整体强度和抗渗性能。
五、施工工艺盾构双液同步注浆施工工法包含以下施工阶段:1. 盾构准备阶段:包括盾构机的组装调试、设置注浆系统、材料准备、工地布置等。
2. 盾构推进阶段:盾构机启动后,进行正常推进,同时将双液注浆剂通过前端注浆钻杆和注浆管道注入地层。
3. 注浆固结阶段:盾构推进过程中,不断注浆,形成注浆帷幕和注浆体系,固结地层。
4. 盾构验收阶段:盾构完成后进行验收,并进行后续的补充注浆。
一种盾构法施工同步双液注浆方法摘要:在盾构施工掘进过程中,因刀盘开挖直径与管片外径之间存在建筑空隙,次建筑空隙需要用同步注浆浆液砂浆及时填充,避免地面下沉。
管片上浮一是可造成盾构隧道的“侵限”,二是在管片的端面产生剪切应力,造成管片的错台、开裂、破损和漏水,降低管片结构的抗压强度和抗渗能力。
因此盾构隧道管片上浮控制是确保隧道质量的重要环节。
因此,如何快速使同步注浆浆液能快速凝固,使管片不上浮是控制管片上浮的最主要手段。
此发明所要解决的问题的技术方案为:使注入盾尾后的同步注浆浆液快速凝固,通过速凝浆液控制管片上浮。
1.本发明利用盾构机上的二次注浆机和盾尾备用注浆管连接使用,通过盾尾备用注浆管注入水玻璃液使同步浆液砂浆快速凝固;2.此过程与同步注浆时间同步进行;3.外加剂为水玻璃,取材简单;4.提高施工效率;5.避免交叉作业6.节省人工。
关键词:同步注浆;同步双液浆一、引言在盾构施工掘进过程中,因刀盘开挖直径与管片外径之间存在建筑空隙,次建筑空隙需要用同步注浆浆液砂浆及时填充,避免地面下沉。
同步注浆浆液由水泥、膨润土、粉煤灰、中砂和水按照一定的试验配合比搅拌而成,浆液初凝时间一般控制在4~6小时,但由于受地质、地层中有水等原因,往往会造成砂浆初凝时间无法控制,造成管片上浮。
管片上浮是指管片脱离盾尾后产生向上运动的现象。
在盾构施工过程中,管片上浮在软土、砂砾层、硬岩中均有发生,而且地层越硬上浮情况越严重,并且是无法避免的,尤其在下坡段更为明显。
管片上浮一是可造成盾构隧道的“侵限”,二是在管片的端面产生剪切应力,造成管片的错台、开裂、破损和漏水,降低管片结构的抗压强度和抗渗能力。
因此盾构隧道管片上浮控制是确保隧道质量的重要环节。
根据经验告诉我们当管片脱出盾尾24小时内,管片上浮速度最快,在随后的时间内上浮速度有所减慢,在管片脱出盾尾36小时候上浮量基本达到最大。
管片上浮主要受工程地质、水文地质、施工控制和盾构机姿态等方面的影响。
大直径盾构同步注双液浆应用技术规程应用一《大直径盾构同步注双液浆在复杂地层中的奇妙应用》咱都知道啊,大直径盾构同步注双液浆这技术可不简单,那在复杂地层里的应用,就更是一场和地下世界“怪物”们的搏斗啦。
就拿以前我参与的一个工程来说吧。
那个地段的地层啊,就像是被调皮鬼搅乱过的大杂烩。
有软得像豆腐似的淤泥层,也有硬得像石头脑袋的砂岩层,这盾构机往前推进的时候,那叫一个费劲。
就好比一个人在沼泽和石林里走路,深一脚浅一脚的,还时不时被石头绊个跟头。
一开始啊,我们没太在意那双液浆注入的事儿,觉得按常规操作来就行。
结果呢,盾构机就跟个生病的老牛似的,走得慢吞吞的,还时不时来个“发脾气”——姿态跑偏。
后来一检查,原来啊,这复杂地层让普通的注浆效果大打折扣,就好比给个饿汉吃了点残羹剩饭,根本不顶事儿。
于是,咱赶紧调整策略,严格按照大直径盾构同步注双液浆应用技术规程来操作。
那调配合比的过程,就跟大厨做菜似的,各种原料的分量那可得拿捏得死死的,多一点少一点都不行。
注浆的时候啊,那压力和速度的控制也得恰到好处,就像给盾构机喂药一样,得让它舒舒服服地把这“药”给吃下去。
在这个过程中,咱可是时刻盯着那些数据,就怕出一点岔子。
好不容易啊,经过一番折腾,这盾构机终于恢复了精神,大踏步地往前迈进。
那同步注双液浆就像是给盾构机穿上了一层保护铠甲,让它在复杂地层里如鱼得水,顺利地完成了任务。
通过这次经历啊,我算是深刻明白了这大直径盾构同步注双液浆应用技术规程的重要性,以后再遇到类似的复杂地层,咱心里就有底儿啦。
应用二《大直径盾构同步注双液浆在防水方面的神奇功效》大直径盾构同步注双液浆这技术啊,在防水方面那可是有一手绝活,这个事儿啊,还得从我经历的一次“水患”说起。
有一回啊,我们负责的一个工程,那地段地下水位高得离谱,就跟个大水池似的。
刚开始盾构掘进的时候,那水啊就跟不要钱似的往盾构机里钻。
我当时站在现场,看着那水哗哗地流,心里就跟猫抓的似的,着急啊。
盾构双液同步注浆施工工法一、前言盾构双液同步注浆工法是一种较为先进的地下工程建设技术,其利用盾构机在地下挖掘隧道的同时,采用同步注浆技术加固地层,具有施工速度快、施工效果好、安全可靠等优势。
本文将深入探讨该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例等方面内容。
二、工法特点盾构双液同步注浆施工工法是一种有效的改善软土地基承载力的方式,具有以下特点:1.施工速度快:盾构机的运行速度快,同步注浆技术可尽快加固地层,加快了施工进度。
2.施工效果好:双液同步注浆技术可以迅速加固地层,提高地层的承载力,从而有效降低了地下工程的风险。
3.安全可靠:该工法采用全自动化驾驶模式,并配备了相应的安全设备,可大大降低人为因素引起的事故风险。
4.适应性强:盾构双液同步注浆施工工法可适用于不同地质条件下的隧道建设,包括软土、黏土、岩石、砾石等。
5.环保性好:该工法施工过程不会产生废弃物和粉尘等污染物,可有效保护环境。
三、适应范围盾构双液同步注浆工法适用于以下情况:1.地下隧道建设:盾构机可应用于各种隧道建设,包括地铁隧道、公路隧道、供水隧道等。
2.软土地基加固:该工法可通过对软土地基进行注浆加固,提高地基承载力,避免因软土地基的不稳定性而引起的地面沉降和建筑物倒塌等问题。
3.钢筋混凝土加固:盾构双液同步注浆技术还可对钢筋混凝土进行加固,以提高结构承载力和抗震能力。
四、工艺原理盾构双液同步注浆工法的实际应用包括以下几个方面:1.土层切割及挖除:盾构机通过旋转刀盘、切削滚筒和液压系统等装置挖除土层。
2.同步注浆:同时进行注浆工作,将两种液体按比例喷射到地面。
混合后,液体通过注入管针向地层注入。
随着盾构机的推进,管针不停地增加,保证注浆孔的均匀分布。
3.管片安装:随着盾构机的推进,管片在管片安装系统的引导下被安装在盾构圆顶上。
五、施工工艺盾构双液同步注浆工法施工分为以下几个阶段:1.设备安装:安装盾构机和配套设备,包括注浆液体的储存和输送系统、注浆装置等。
专利名称:一种盾构机单液注浆管快速转换双液注浆装置专利类型:实用新型专利
发明人:高文梁,胡琏,董亚岭,任丽娜
申请号:CN201720092021.X
申请日:20170124
公开号:CN206487492U
公开日:
20170912
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型提出一种盾构机单液注浆管快速转换双液注浆装置,解决了现有技术中单液注浆容易凝固不及时,双液注浆管路设备价格及注浆材质昂贵的问题。
本实用新型包括注浆块和单液注浆管,单液注浆管设于注浆块内部,所述的注浆块上连接有观察窗,观察窗内的通路与单液注浆管连通,观察窗内的通路与转换接头连通,转换接头与弯头连通,弯头与B液管路连通。
本实用新型在盾构机掘进过程中,当遇到富水地质或者隧道顶部出现重要建筑物时,可快速将单液注浆切换成双液注浆,保证浆液及时凝固,防止管片上浮、浆液流失和地表沉降。
本实用新型结构简单,操作方便,经济实用。
申请人:中铁工程装备集团有限公司
地址:450016 河南省郑州市经济技术开发区第六大街99号
国籍:CN
代理机构:郑州优盾知识产权代理有限公司
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盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术白建军,张健(中铁十局集团第三建设有限公司,合肥 230000)[摘要] 针对呼和浩特地铁盾构隧道穿越的地层主要为砂卵石地层并夹杂有粉细砂层透晶体,地下水丰富、水位高、补给迅速。
在盾构施工中通过探索、对现有的中铁装备生产的盾构机(中铁346号)同步注浆系统进行改造,将单液浆改为双液浆,在盾构机掘进时同步注浆注入双液浆。
由于双液浆具有初凝时间短、抗渗能力强等优点,可以减小管片错台和上浮、降低盾构机在掘进过程中渗漏水及地表沉降的风险,保证了盾构隧道施工的安全与质量,提高了工效。
[关键词] 盾构;同步注浆;改造;单液浆;双液浆1 引言随着国内城市地铁工程的大规模的建设,盾构法隧道施工技术逐步发展成为各个地下空间开发领域的主流施工技术。
盾构法具有安全开挖和衬砌,掘进速度快;盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低;不影响地面交通与设施,不影响地下管线等设施;穿越河道时不影响航运,施工中不受季节、风雨等气候条件影响,施工中没有噪音和扰动;适用地层土质范围广等优点。
在盾构掘进过程中的同步注浆可以防止土体松弛下沉、减少地表沉降、保持隧道衬砌的早期稳定、提高衬砌接缝防水性能,保证隧道工后不变形、不下沉、不漏水。
同步注浆对隧道质量起着关键作用。
直接关系到周边构建筑物的安全和整个施工过程的安全,已成为盾构法隧道质量成败的关键因素之一。
盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术成功运用到呼和浩特市轨道交通1号线一期工程孔家营站~呼钢东路站区间右线盾构施工,设备改造成功,操控方便,盾构隧道成型质量优良。
中铁工程装备集团有限公司售后服务人员对同步注浆系统改造给予了很高的评价,后续在盾构机设计和再制造过程中将借鉴我项目部的施工经验,使盾构机设计更加合理、适应地层范围更加广泛,控制隧道质量更加有力。
2 工艺特点(1)在盾构机上新增一套B液注浆系统,将原有的同步注浆单液浆系统改造成A液系统,A、B 液在盾尾混合器处混合形成均匀双液浆,然后在盾构机掘进时同步注双液浆。
为防止双液浆回流堵塞管道对出浆口进行改造设计。
(2)盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆的想法和方案为盾构机设计与制造提供了新思路,使盾构机适应地层范围更加广泛,控制隧道质量更为有力,本工艺在国内盾构施工中尚属首次。
(3)本工艺能够有效的利用盾构机台车空间,安装便捷,操控方便,使得施工更加自动化、智能化。
(4)盾构机同步注浆系统单液浆改为双液浆成本较低,改造过程简单,易于实现。
(5)盾构施工采用双液浆进行同步注浆,浆液能够在短时间内凝结并产生较大强度,及早填充了管片周边的空隙,稳固了地层,减少了地层扰动和沉降,有利于管片的稳定,对控制管片上浮、隧道渗漏水有明显的效果。
3 工艺原理在盾构隧道施工过程中,当盾构机掘进后,在管片与地层之间、管片与盾构机盾尾壳体之间将存在一定的空隙,为防止土体松弛下沉、减少地表沉降、保持隧道衬砌的早期稳定、提高衬砌接缝防水性能,保证隧道工后不变形、不下沉、不漏水,需要在管片壁后环向间隙采用同步注浆方式填双液浆,如图1所示。
图1 盾构机同步注浆原理在盾构施工同步注浆单液浆改双液浆过程中,采取了以下改造措施:(1)在盾构台车上添置了B液混合罐, B液运输中转站,通过自动化控制实现了B 液管道运输过程流量和压力的数字精确化控制;(2)利用盾构机原有的同步注浆系统,将原有的砂浆存储罐改造成A 液中转站,通过自动化控制实现了A 液管道运输过程中流量和压力的数字精确化控制;(3)在盾构机内部原盾尾注浆管口处加工A、B 液混合器,在此产生混合均匀的双液浆以供同步注浆使用;(4)在同步注浆盾尾出浆口添加尼龙橡胶板,改造原有的圆孔出浆口,在出浆口形成类似单向阀的密封,防止双液浆回流堵塞注浆管路提高了盾构施工工作效率。
图2 设备改造原理图4 施工工艺流程及操作要点4.1 施工工艺流程盾构施工同步注浆单液浆改双液浆施工工艺流程为:A 液注浆系统改造→B 液注浆系统改造→A、B 液混合器设计、加工→出浆口设计、改造→双液浆配比设计→注浆量的控制计算。
4.2 操作要点4.2.1 A 液注浆系统改造传统的同步注浆采用单液浆,砂浆在拌合站拌合均匀后通过管道输送至电瓶车的砂浆存储箱,然后再通过电瓶车的水平运输至盾构机台车上的砂浆存储管。
中间程序繁多冗杂,见图3。
图3 传统同步浆液运输示意图改造之后, A 液在砂浆拌合站混合好后通过管道直接输送至盾构机1号台车的砂浆存储罐,再通过柱塞泵加压输送到A、B 液混器处。
A 液浆利用传统的同步注浆管道,注浆系统由液压泵站提供动力,浆液流量可以通过控制液压油流量来调整,4个出口装有压力传感器。
在泵的冲程可检验的地方,每个活塞装有计数器,以至每条线上的浆液流量均可变化以适应盾构机的掘进速度。
每个注浆点上的压力传感发出的信号可以用于控制注浆过程。
在实际工作工程中A 液压力分配阀上的A 浆液出口并联2条A 浆液同步注浆管道,通过电磁开关对2条A 液管道的不同步操作,通过3通管接头使A 液在注浆管路里连续运输,最后送到混合器处。
原理见图4。
图4 A 液改造原理图对于A 液的流量及注浆压力控制有2种方式:1)砂浆罐旁边有操作控制面板可实现监控,即本地操作。
2)盾构机主控室有操控面板可以实现自动化控制。
4.2.2 B 液注浆系统改造单液浆改为双液浆需要新增加B 液注浆系统,B 液注浆系统主要由水玻璃混合液罐、存储罐、离心式自吸泵、调比泵、注浆管路、控制器等组成;通过对盾构机整体分析,利用盾构机5#台车剩余空间安装水玻璃混合液罐、存储罐、离心式自吸泵和调比泵,注浆管路出调比泵后沿着盾构台车向盾尾敷设,最终与A 液在盾尾混合,安装混合器。
水玻璃通过电瓶车运输至混合液罐内,根据试验配合比添加一定比例的水,利用空气搅拌使水玻璃溶液充分混合。
再通过离心式自吸泵添加到B 液存储罐内,存储罐里配有2对搅拌器,时刻对混合液进行搅拌。
最后由注浆调比泵将其输送到A、B 液混合器处,注浆过程中控制流量和压力。
原理如图5所示。
图5 B 液浆路改造原理图4.2.3 A 、B 液混合器设计单液浆改为双液浆需要新增设混合器,混合器安装在盾尾内壁前端,A、B 液混合器结构为一个三通管接头加一个单向阀,单向阀安装在B 液管路。
B 液的注浆压力大于A 液的注浆压力,另外由于B 液管路安装有单向阀,避免了A 液流入B 液导致堵管现象的发生,改造原理图见图6所示。
图6 A、B 液混合器4.2.4出浆口设计改造在盾构机盾尾原有的出浆管口增加一个橡胶尼龙板,在尼龙板上用刀片划“×”字形缝隙,然后将尼龙板四周固定,注浆时,带有压力的双液浆随着橡胶尼龙板变形,孔缝增大而完成盾尾同步注浆;不注浆时,橡胶尼龙板弹性变形消失,恢复原状,形成成一道密封堵在出浆口,防止盾尾浆液回流堵塞注浆孔。
尼龙板的尺寸原理图如图7所示。
图7 尼龙板原理尺寸图4.2.5双液浆的最佳配比研究设计盾构施工同步注浆双液浆溶液主要包括两种溶液, A 液:水泥-膨润土浆液;B 液:水玻璃溶液。
对于盾构施工同步注浆所用的双液浆我们提出2个要求:1)初凝时间(双液浆凝结时间在15~30s 范围内;2)水玻璃波美度为30~32°Be。
通过实验确定了双液浆配比,具体见下表。
(1)A、B 液的配合比及凝结时间双液浆混合比及凝固时间 表1序号 水玻璃:水(体积比)膨润土:水泥浆 (质量比)A:B (体积比)凝结时间(s) 01 1:0.41:6.37:1 11 02 8:1 13 03 9:1 15 0410:1 18 0511:121(2)每方混合液的中原材料用量A、B 液每方用量统计 表2序号A 液原材料用量/m³(Kg)B 液原材料用量/m³(m³) 水 水泥 膨润土浆液 水玻璃 水 01100090030010.4说明:1、A 液、B 液按施工时所需要的凝结时间根据图一选择合适的体积比混合。
2、A 液中每方原材料用量按质量计量,B 液中每方原材料用量按体积计量。
4.2.6注浆量的控制根据盾构机刀盘外径6.43m,管片外径6.2m,管片环宽1.5m,可计算出理论建筑空隙为3.42m³。
根据规范要求,实际同步注浆量需达到理论建筑空隙的1.3~1.8倍,施工过程中取1.5倍,则同步注浆量(理论)V=5.13m³。
4.2.7注意事项(1)由于双液浆的速凝特性,在进行同步注浆双液浆改造之后,我们将注浆孔集中到一点上注浆,需注意必须选则在左上或者右上部位。
(2)双液浆每次注浆完成之后必须用膨润土浆液清洗管道,当出现长期停工等情况时管道里必须存储有一定量的膨润土稀浆液,以防止管道堵死。
5 材料与设备单液浆改双液浆,B 液系统设备全部为中铁装备推荐购买。
需要添加的设备如表3。
B液系统改造添加设备 表3 序号 设备名称 规格型号 单位 数量01 双液浆调比泵 KBV11/7~15×2 个 102 10PMA电磁流量计 HW-LDG32F4 台 203 10PMA扩散硅压力变送器台 204 电器控制柜 套 105 台达变频器 台 206 压力表 块 107 混合器 件 108 椭圆形搅拌机 台 209 注浆软管 5M 根 4010 注浆头 个 26A液系统沿用原来的同步注浆系统,只是将原来的电瓶车运输浆液改为管路运输、将同步注浆间歇性注浆管路改为连续注浆管路。
工艺装备配置符合工艺要求,满足生产效率,各工序能力平衡,技术先进适用。
6 应用实例及技术效益分析盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术成功运用到呼和浩特市轨道交通1号线一期工程孔家营站~呼钢东路站区间右线盾构施工,设备改造成功,操控方便,盾构隧道成型质量优良。
具体效益如下:(1)盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术改变了传统注浆工艺,并对现有盾构机设备改造和后续盾构机设计提供了新思路。
在富水砂卵地层盾构施工采用水泥浆-水玻璃双液浆实施盾构同步注浆,能够在短时间内凝结,有利于管片的早期稳定,对控制管片上浮和渗漏水有明显的效果。
(2)盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术的应用不但能满足同步注浆,还可实现二次注浆,节约了一套二次注浆设备。
同时,该工艺的应用显著地提高了隧道成型质量,孔~呼区间右线首推100环均未出现渗漏,地表沉降值远小于控制值,大大降低了二次注浆频率和后期隧道堵漏施工。
经测算,孔~呼区间右线100环盾构施工节约成本约10万元。
(3)盾构机同步注浆系统单液浆改双液浆施工技术的应用提高了富水砂卵地层盾构施工质量与工效,降低了盾构隧道管片上浮、错台和渗漏水等现象的发生。
建设单位、施工总承包单位和监理单位对我项目部采用本工艺给予了较高的评价,为我公司在地铁隧道盾构施工方面赢得了社会声誉。