盾构注浆施工技术Word格式文档下载.docx
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3、其他浆液
根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。
2.2.2浆液类型选择
浆液的选择受土质条件、盾构工法、施工条件、造价等因素等影响，选择浆液的原则是在掌握浆液特性的基础上按实际情况选择最适合条件的浆液。
2.2.3常见的浆液配合比
常见的浆液配合比见表2-1
表2-1单液浆配合比表
单液型（每立方米）
水泥（Kg）
膨润土（Kg）
砂（Kg）
水（Kg）
250
140
1200
401
粉煤灰（Kg）
减水剂（Kg）
150
100
2
1330
300
混合剂（Kg）
30
2.1
420
12
新陶土800
P砂（硅砂）（Kg）
水（L）
33
800
550
水泥
粉煤灰
砂
SY-1
ND-105
水
100～125
920～1150
208～260
10～13
4.1～5.2
320～400
2.2.4浆液配合比优选试验
浆液实验主要有重度、标准块（70mm×
70mm）强度实验、稠度实验等。
通过实验调整浆液配合比。
2.3浆液拌制、运输、转驳
2.3.1拌浆场地布置
浆液拌制系统布置在端头井顶板上，拌浆场地的布置应该以方便施工为宜，拌浆搅拌机应设置在不影响其他施工作业的同时尽量在水平转浆车能到达位置的上方，以便放浆；
同时应尽量靠近材料堆放场。
2.3.2浆液运输、转驳
拌浆系统由拌浆机及操作平台组成。
浆液拌好后用输送管道输送到自制的储料罐内，通过管片平板车将储料罐运至作业面，随后将浆液泵入盾构机拖车上的储料罐中并立即进行搅拌。
储料罐带有卧式搅拌轴，以防止运输时间过长浆液长时间静止而发生初凝；
若浆液发生沉淀、离析，则进行二次搅拌；
浆液储存设备要经常清洗。
浆液运输、转驳主要有拌浆房放浆、转浆车水平运输、泵入盾尾注浆搅拌箱几道工序组成。
在水平运输距离（时间）和注浆搅拌箱中搅拌时间较长的时候，应该考虑长时间搅拌对浆液稠度的影响。
为防止可硬性浆液粘结和易于清理，对拌浆机、运浆车的拌浆叶片作加大处理，以便搅拌更彻底，叶片与桶壁间隙控制在10mm以内，且桶体二端无搅拌死角。
压浆泵出口处须有压力显示装置，以便观察压浆情况。
压浆管接至一个压浆出口（近盾壳处），且有控制阀控制进口。
此处还装有控制阀的回路通道返回，以利于通道定期用水冲洗。
对浆液稠度、含水量、流动性、和易性、析水性及抗液化指标进行测试，测试合格后方可使用。
配置设备：
在运浆车、拌浆机处均设有冲洗水管，盾构作业面处配置一台疏通器。
2.4注浆时间控制
注浆压入的时间应控制在盾尾脱离管片时为宜。
注浆时间滞后，起不到管片脱开盾尾后控制上部土体突沉的目的，只是控制了上部土体沉降的速度，因此浆液压入时间应与管片脱开同步为宜，采用手控操作时，可按每环注浆量算出手按的次数，再根据掘进速度算出每按一次的间隔时间，这样就保证了掘进和注浆的同时开始和同时结束
2.4注浆参数选择
2.4.1注浆量
盾构掘进注浆采用盾尾同步注浆，随着盾构推进，脱出盾尾的管片与土体间出现“建筑空隙”，该空隙用浆液通过设在盾尾的压浆管予以充填。
由于压入衬砌背面的浆液会发生失水收缩固结、部分浆液会劈裂到周围地层中、曲线推进、纠偏或盾构机抬头等原因，使得实际注浆量要超过理论建筑空隙体积。
一般根据实际空隙的体积乘以一个加大系数得到实际注浆量。
盾构机在推进过程中，除了排出洞身断面上的土体外，还存在着其它方面的土体损失如超挖、纠偏和蛇形运动等。
这些土体损失是通过同步注浆来获得补偿平衡的。
每环同步注浆量计算如下：
Q=K×
п×
（D2-d2）×
L/4
式中：
K为注浆率（1.3～1.8），D为盾构机的切削外径，d为管片外径。
隧道掘进过程中，注浆量应根据不同的地质情况和地表隆陷监测情况进行调整和动态管理。
一般情况下以满足控制地表隆陷降为原则。
盾构通过建筑物时，将注浆率调高至1.5～2.5，注浆压力渐近增加以满足注浆量为上限值。
2.4.2注浆压力
p=γh/980+（0.12～0.13）
p浆液出口压力（MPa），h隧道上部覆土厚度（m），γ覆土层的平均容重（KN/m3）。
注浆压力可取大于静止水土压力0.1～0.2MPa，并避免浆液进入盾构机的土仓中，在实际掘进中将不断调整。
由于是从盾尾圆周上的几个点同时注浆，上部每孔的压力应比下部每孔的压力略小0.05~0.10MPa。
根据地质和隧道的覆土厚度情况，注浆压力在砂性土中一般为0.2～0.5MPa，在软粘土中一般为0.2～0.3MPa。
若注浆区域上方有构筑物时，注浆压力不得大于超载压力，宜采用双液注浆，注浆时应严密监测地表变形。
对于不同的管片，注浆压力最大值是不同的，对混凝土管片最大注浆压力不宜超过0.5MPa。
2.4.3注浆速度：
压浆速度和推进速度保持同步，即在盾构机推进的同时进行注浆。
2.4.3注浆位置选择
注浆位置选择以有利于浆液遍及整个空隙为宜，根据不同情况和需要可以关闭和打开某些注浆空以调整注浆位置。
2.5注浆参数优化
注浆参数的优化主要根据施工中反应出来的数据（地面沉降、隧道浮动等）进行调整优化，寻找一个比较合适的参数进行注浆。
根据不同地质和埋深等情况，注浆参数应实时调整，以控制地面沉降在允许范围内。
遇松散地层，注浆压力很小而注浆量却很大时，应考虑增大注浆量，直到注浆压力超过控制压力下限。
已经注过浆的管片上部土体发生较大沉降或管片间有较大渗漏时，需进行二次注浆，此时注浆量不受上述限制，只受注浆压力控制。
盾构机出洞或进洞时，洞口部位有较大间隙，此时注浆量要根据实际需要量确定。
2.6同步注浆施工
将拌制好的浆液由运输车输入盾构机的储浆罐中，并启动搅拌器搅拌砂浆。
注浆跟推进同步进行，且注浆速度应与推进速度相适应，无特殊情况须四个泵同时注浆。
注浆饱满程度由注浆压力和注浆量双重控制，在安装管片或出碴过程中，要预留部分砂浆，间断泵入以保持管路畅通。
3．二次注浆施工工艺
如果同步注浆填充量不足、管片漏水、地面变形过大、过建筑物或有特殊要求的重要地段，根据地面监测数据或其它要求，对同步注浆未能达到效果时须进行二次注浆。
二次注浆材料通过吊装孔进行，可选用水泥-水玻璃双液浆或水泥砂浆，在管片出台架后进行，注浆压力为0.3～1.0Mpa。
3.1工艺流程图
二次注浆工艺流程见图3-1
图3-1二次注浆工艺流程图
3.2浆液拌制
3.2.1浆液配合比
由于二次注浆的目的不同，其配合比也不尽相同，二次注浆根据地层情况选择注浆材料和浆液配比，二次注浆单液浆每立方浆液配比及性能指标见表3-1、表3-2：
表3-1二次注浆浆液配比表（kg/m3）
缓凝剂（%）
220
980
448
5
表3-2二次注浆浆液性能指标表
凝结时间
一天抗压强度
七天抗压强度
二十八天抗压强度
＜10小时
＞0.5Mpa
＞2.5MPa
＞5MPa
双液浆配比见表3-3
表3-3二次注浆浆液配比（重量比）
A液
B液
32.5级水泥（kg）
水玻璃（L）
1000
实际施工中根据具体情况对浆液配比进行调整。
3.2.2投料顺序
浆液材料的投入顺序将影响浆液搅拌的质量，一般说来先投入凝结性较强的材料，以免结团后难以搅拌均匀。
3.2.3浆液质量要求
水泥、粉煤灰不可有结块现象，砂采用细度模数0.6～1.2的细砂，不可有大粒径的异物；
原材料计量误差要控制在规范要求范围内；
各成分材料按合理顺序投放（水、水泥、砂依次进行）；
搅拌要均匀，搅拌时间在2min左右，不得有结块；
浆液须进行稠度、含水量、流动性、和易性、析水性及抗液化指标测试，测试合格后方可使用。
二次注浆的质量要求根据需要也不尽相同，应该通过实验具体确定和根据施工中反馈的数据进行优化。
3.3注浆管路连接
由于二次注浆的情况比较特殊，压力一般较大，注浆时应该设置防止浆液反流的闸阀，另外注浆管路应该能够承受隧道外由于地层土压产生的压力和注浆泵的压力，紧急情况下能及时停止注浆且保证浆液不大量回流。
3.4压浆施工
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。
压浆时指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。
每个循环结束后用膨润土泥浆压注，对注浆管进行清洗，使注浆管路的管壁润滑良好，防止浆液凝固造成堵管现象。
3.5注浆参数
2.5.1注浆量
二次注浆的注浆量是根据需要充填的体积乘以一个扩大系数得到，扩大系数一般考虑原有土层和浆液的压密、注入损失、劈裂等因素。
2.5.2注浆压力
注浆压力应该大于隧道外现有浆液压力或围岩土（地下水）压力，但是不能大于管片的允许压力。
2.5.3注浆孔选择
注浆孔通常利用管片的吊装孔进行，将吊装孔的管片混凝土凿除后拧上注浆闸阀。
注浆完成后注入一定的水泥浆凝固后将孔口封牢方可拆除闸阀。
3.6跟踪注浆
为控制地表或者构（建）物的沉降，根据监测情况确定注浆施工参数，把地表或者构（建）物沉降控制在目标范围内。
3.7注浆管理
注浆属一道重要工序，须指派专人负责，对注入位置、注入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保注浆质量。
为防止浆液在注浆系统内硬化，必须定时对工作面注浆系统、隧道内运输车以及地面上拌浆系统进行清洗，清洗时间基本控制在每班一次。
由于盾构工作台面的注浆管路清洗等原因将形成一定的废浆，为避免工作环境造成污染，利用平板车及土箱外运。
地表沉降控制是盾构推进的关键，需做好推进时的地表跟踪测量，加强信息反馈，以指导注浆施工。
4劳动力组织
劳动组织人员配置见表4-1
表4-1劳动组织人员配置表
管理人员
施工人员
岗位工种
人数
项目经理
1人
机电工程师
项目副经理
安全员
项目工程师
电工
工区负责人
拌浆工
2人
工区技术负责人
注浆工
土木工程师
普工
盾构司机
5机具设备配置
主要设备配置见表5-1
表5-1主要设备配置表
序号
名称
规格（型号）
单位
数量
1
高压管
30Mpa
米
80
双液注浆泵
UB3
台
3
搅拌机
1m3
4
双液注浆管
3.3m
根
6质量控制要点
6.1同步注浆质量控制
1、注浆前进行详细的浆液配合比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比，满足设计施工要求；
检查盾尾的密封性，保证浆液不泄漏；
保证注浆管路的畅通。
所用砂须细砂。
2、做好注浆设备的维修保养，注浆材料的供应，保证注浆作业顺利连续不中断的进行。
针对不同的地质情况选择不同的注浆压力和注浆量。
注浆跟推进同步进行，且注浆速度应与推进速度相适应，即在盾构掘进的同时进行注浆，掘进停止后，注浆也相应停止。
注浆饱满程度由注浆压力和注浆量双重控制。
3、停止注浆后，应及时清洗浆液运输车、储浆罐、浆液输送管路，保持管壁润滑良好，防止残留的浆液凝结引起管道堵塞等。
4、注浆压力取决于地质情况和地下水压力，注浆压力和注浆量的控制以确保充填全部建筑空隙。
注浆作业操作的熟练取决于丰富的经验，过高的压力将导致浆液从盾尾窜入，影响盾构机的正常掘进。
6.2二次注浆质量控制
1、施工前对施工人员进行明确的技术交底，施工时做好技术指导和施工管理工作。
2、严格按照规定的施工参数进行注浆作业，如有意外情况，需由现场技术负责人处理。
3、区间隧道每5环二次注浆一次，其它在盾构施工中早期沉降量较大的部位和衬砌有渗漏水的部位均要进行二次注浆。
4、按设计配合比配置浆液原材料，配合比要根据现场实际情况进行试配，控制好浆液的凝结时间，水泥不受潮、不接块，各项指标符合国家规定。
5、严格控制浆液的配合比，做到挂牌施工，定期对浆液进行抽查检测工作。
6、浆液要充分搅拌并连续进行，使浆液均匀、供料不断，浆液搅拌时间一般不得少于3min，不大于2h，浆液储存时间不能过长，从制备到用完不宜超过4h。
严格控制各层的注浆厚度，保证地层注浆均匀。
7、水泥堆场加强防雨防潮，保证水泥质量。
8、施工时应加强对影响范围地面以及隧道沉降监测，根据监测结果及时调整施工参数。
9、注浆时做好原始记录，并派专人进行质量跟踪检查。
6.3注浆过程常见问题分析与处理措施
6.3.1浆液质量不符合标准
（1）、现象
在盾构推进过程中，由于注浆浆液质量不好，使注浆效果不佳，引起地面和隧道的沉降。
（2）、原因分析
①浆液配合比与注浆工艺、盾构形式、周围上质不相适应；
②称量不准，导致配合比误差，使浆液质量不符合要求；
③原材料质量不合格；
④浆液在运输过程中产生离析、沉淀。
（3）、预防措施
①正确设计浆液配比，并通过试验，使其符合施工要求；
②计量器具应满足合理的精度要求，应及时校正；
定时检定或更新；
③原材料应有质量保证单，并按规定对材料进行质量抽检；
④经常清洗拌浆机，定期检修保养拌浆设备，保证其工作性能；
⑤浆液用管路输送时，输浆管的直径要适当；
用拌浆车输送时，拌浆车上的拌浆机应有充分的搅拌能力；
⑥加强对拌制后浆液的检测，要确保浆液的质量。
（4）、治理方法
对不符合要求的浆液重新进行配制。
6.3.2地面变形量过大
地面变形量过大，引起地面建筑物及地下管线损坏。
①盾构开始掘进后，如不能同步地进行注浆或注浆效果差，则会产生地面沉降；
②盾尾密封效果不好，注浆压力又偏高，浆液从盾尾渗入隧道，造成有效注浆量不足；
③浆液质量不好，强度达不到要求，不能起到支护作用，造成地面变形量过大；
④注浆过程不均匀，推进过程中有时注浆压力大，注浆量足，有时注浆量少，甚至不注浆，造成对土体结构的扰动和破坏，使地层变形量过大。
①正确确定注浆量和注浆压力，及时、同步地进行注浆；
②注浆应均匀，根据推进速度的快慢适当地调整注浆的速率，尽量做到与推进速率相符；
③提高拌浆的质量，保证压注浆液的强度；
④推进时，经常地压注盾尾密封油脂，保证盾尾钢丝刷具有密封功能。
①根据地面变形情况及时调整注浆量、注浆部位，对于沉降大的部位可采用补压浆的措施；
②损坏的盾尾及时更换，或在盾尾内垫海绵，对盾尾进行堵漏；
③从管片上进行壁后注浆，减少盾尾漏浆。
6.3.3注浆管堵塞
采用单液浆注浆时，浆管堵塞，无法注浆，甚至发生浆管爆裂的情况，严重影响施工质量和进度。
①停止注浆的时间太长，未及时清洗注浆管，留在浆管中的浆液固化，引起堵塞；
②浆液中的砂含量太高，沉淀在浆管中，使浆管通径减小，逐渐会引起堵塞；
③浆管的三通部位在压浆过程中有浆液积存，时间长产生沉淀凝固。
①每次注浆完毕后应将管路清洗干净；
②拌浆时注意配比准确，搅拌充分；
③每次注浆结束后用膨润土泥浆压注以清理浆管，使注浆管路的管壁润滑良好；
④经常维修注浆系统的阀门，使它们启闭灵活。
将堵塞的管子拆下，将堵塞物清理干净后重新接好管路。
7安全注意事项
1、搅拌机应加设网格栅，防止人员伤害或者异物落入。
2、加强对现场施工人员的安全教育，提高安全施工及自身保护意识。
3、遵守安全用电制度和持证上岗制，防止用电事故的发生。
4、严格按照安全生产的有关条例进行施工作业，正确操作使用机械设备。
5、施工现场做到安全生产，进入现场正确戴好安全帽。
6、人体与注浆泵高压管出口间的距离不得小于60cm，经常检查各种高压管道。
8工程实例
8.1工程简介
上海市轨道交通9号线一期工程R413-盾构隧道（九亭站-七宝站）位于上海市闵行区沪松公路沿线，线路呈西东走向。
区间上、下行线和东出入段线盾构隧道在里程DK19+703.6～DK20+230、DK20+410～DK20+730.338为三线并行及立交地段。
上下行线线间距为20m（部分22.5m），而与东、西出入段线间距均为10m，净距仅为3.8m。
东、西出入段线从岔道井出发后与正线隧道长距离平行后，逐渐上升并向北转向，分别与下行线隧道于L2DK0+393.797=下DK20+479.130，L1DK0+579.770=下DK20+163.222处立交，东、西出入段与下行线隧道间净距分别为2.263m、2.286m。
东、西出入段线三线并行及立交段隧道盾构推进对前期已施工完成的上下行线隧道衬砌影响较大；
东、西出入段隧道推进施工前，上、下行线与东、西出入段线隧道间土体已经经受过上、下行线隧道盾构推进的影响，东、西出入段隧道推进施工对该部分土体再次扰动，地面以及管线沉降、隧道轴线难以控制；
故三线并行及立交段盾构隧道均设计采用增设注浆孔（16个注浆孔）衬砌环。
上、下行线盾构隧道施工完成后，通过管片预埋注浆孔对隧道衬砌背面2.5米（或2米）范围内土体注浆加固，改善经受盾构推进施工扰动的该区域土体，控制隧道以及地面后期沉降，降低东、西出入段线盾构隧道推进施工对上、下行线隧道衬砌的影响，为后期东、西出入段线盾构推进施工地面沉降控制创造有利条件；
东、西出入段线盾构隧道施工完成后，通过管片预埋注浆孔对隧道衬砌背面2.5米（或2米）范围内土体注浆加固，固结该部分经受盾构推进扰动较大的土体，控制隧道以及地面后期沉降，以及降低三线隧道间后期相互影响。
8.2简单施工情况
（1）施工方案
上、下行线盾构隧道先施工完成后，上、下行线隧道三线并行及立交段通过管片预埋注浆孔插入注浆管，压注水泥~水玻璃双液浆，对隧道衬砌背面2.5m（或2m）范围内土体进行加固。
上、下行线三线并行及立交段注浆加固土体固结后，方可开始推进施工东、西出入段线，待盾构推进施工完成，东、西出入段线隧道三线并行及立交段通过管片的预埋注浆孔插入注浆管，压注水泥~水玻璃双液浆，对隧道衬砌背面2.5m（或2m）范围内土体进行加固。
详见图8-1，图8-2，图8-3，图8-4。
图8-1三线并行段二次注浆加固示意图
图8-2两线立交段二次注浆加固示意图
图8-3管片增设注浆孔示意图
浆液压注先清除管片注浆孔内杂物，拧入变丝接头，安放密封圈和垫圈，拧上防喷压盖。
浆液压注前用长45cm自制钢钎穿入注浆孔凿穿底部砼，插入长2.8m（或2.3m）的双液注浆管，插入土体深度2.3（或1.8）m。
图8-4注浆管连接示意图
（2）浆液配合比
采用缓凝型水泥-水玻璃双液浆，每方土体需用水泥100kg、膨润土20kg、粉煤灰40kg、水玻璃3kg，水灰比0.6。
水泥：
普硅R32.5，新鲜无结块；
水玻璃：
模数2.5～3.3，浓度30～45波美度。
（3）注浆参数
①注浆量
每立方土体约注浆0.17m3。
②注浆流量控制在90L/Min左右，每注浆1Min后，将双液注浆管往外抽拔30cm，再注浆，每次拌浆约0.2m3，拔管两次全部压注完，如此循环直至注浆管拔离土体。
注浆压力（衬砌背面浆液压力）控制在0.3～0.5Mpa，注浆压力不宜超过0.5Mpa即压浆机出口浆液压力控制在0.8Mpa以内。
注浆结束后，根据浆液凝固时间快慢拆除注浆管路，并及时拧紧闷头。
③压浆操作时采取注浆量和注浆压力双控作为控制标准。
8.3工程经验教训
对先行施工的正线隧道采取洞内注浆预加固措施，改善了因正线隧道施工对围岩土体扰动带来的后期固结沉降，为东出入段线施工提供了有利条件，减小了对正线隧道的影响。
东出入段线施工后采取的洞内注浆加固措施，及时改良受扰动的土体，提高了围岩土体强度，缩短了东出入段线隧道以及正线隧道沉降、位移收敛时间，减小了地面沉降。
8.4工序图片
图8-5储料罐受浆图
图8-6储料罐受浆图
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