泥水盾构同步注浆材料试验研究

第7卷 第1期 地下空间与工程学报V o.l7 2011年2月 Chinese Journal o fU nderground Space and Eng i neering Feb.2011

泥水盾构同步注浆材料试验研究*

肖 立1,2,张庆贺1,2,赵天石3,杨俊龙4,杨光辉4

(1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;2.同济大学地下建筑与工程系,

上海 200092;3.保利房地产(集团)股份有限公司,广州 510623;4.上海市第二市政工程

有限公司,上海 200065)

摘 要:论述了系统研制同步注浆浆液的方法,通过室内和现场注浆配比试验,得出一种充填性好、可注性好、保水性好、早期强度高的单液惰性浆,并给出了浆液的具体配比。该浆液在上海市西藏南路越江隧道工程中得到了使用和改进,监测资料证明该浆液在减少地面沉降等方面具有较好的工程特性。用数值模拟方法分析了注浆参数的调整对地表位移的影响,由数值计算的结果可知,盾构同步注浆浆液的弹性模量、注浆量和注浆压力增大都会使地层位移减小,对于控制地表沉降的效果而言,注浆量和注浆压力增大较浆液弹性模量的增大明显。

关键词:盾构;同步注浆;材料试验;监测;数值分析

中图分类号:U455.43 文献标识码:A 文章编号:1673-0836(2011)01-0059-06

Study on M ortarM aterial of Tail Voi d Grouti ng i n Sl urry Shiel d Tunnel X iao Li1,2,Zhang Q inghe1,2,Zhao T iansh i3,Y ang Junlong4,Y ang Guanghu i4

(1.K ey Laboratory of G eotechnical and Und erground Eng i neering of M inistry of Education,T ongji University,Shanghai200092,

Chi na;2.D e p ar t m ent of Geotec hnical Eng ineering,T ongj i Universit y,Shanghai200092,China;3.P oly R eal E st a te Group Co.,L t d.,Guangzhou510623,Chi na;4.ShanghaiN o.2M unici pal Engineer i ng Co.,L t d.,Shanghai200065,China) Abstract:A deve l op i ng m ethod of g routi ng sl urry was d iscussed and a ne w kind of grou ting m ater i a lw hich had better filling and grouti ng ability,be tter w ate r retenti on and h i gher ear l y streng th was developed,the m i x proporti on o f

g routi ng slurry w as a l so g i v en out.T he m ortar m ater i a lw as used and i m proved i n river crossi ng sh i e l d tunne l o f South

X izang Road i n Shangha i and t he m onito ri ng results show ed that t he ne w grouti ng m ater i a l had bette r eng ineer i ng property in contro lli ng g round se ttle m ent.F inite d iffe rence m ethod w as used to ana l y ze t he g routi ng para m eters infl u ence on ground se ttl em ent,the result showed t hat t he g round settle m ent can be reduced by i m prov i ng t he elasti c m od u l us,grouti ng amount and pressure o fm ortar m ater i a,l but t he effects of grouti ng amount and pressure were m ore i m portant than t hat o f t he e l astic m odulus of mo rtar m ateria.l

K eyword s:sh ield t unne li ng;ta il vo i d g routi ng;m ortar ma teria l experi m ent;m on itoring;nu m er i ca l ana l ysis

1 引言

盾构壁后同步注浆是指在盾构推进过程中,管片拼装后,盾尾脱出的同时,在一定注浆压力下,将适量的有一定的早期强度及最终强度的注浆材料填入盾尾后空隙内,待其固结硬化后起到充填壁后建筑空隙,提供一定承载能力,稳定管片衬砌等作用的方法[1~3],如图1所示。

同步注浆目的是控制地层变形、确保管片的稳定和均匀受力、提高隧道的抗渗性、防止隧道上浮[4~9]。要达到这些目的,浆液的配比尤为关键,要求配制的浆液具有优越的充填性、良好的和易性、

*收稿日期:2010 11 01(修改稿)

作者简介:肖立(1986 ),男,山东成武人,博士研究生,主要从事盾构隧道及地下建筑工程设计、施工技术方面的研究。E m a i:l x iao li ye777@126.co m

图1 盾构同步注浆示意图F i g .1 T a il vo i d grou ting o f sh i e l d tunnel

凝结的可调控性、收缩率、渗透系数较小、良好的动力力学性能、抗腐蚀等特点

[10~13]

。由于地层和施

工条件的不同,对注浆材料的要求也有很大差别,目前应用较为广泛的浆液有:双液砂浆注浆、单液惰性浆液、单液硬(活)性浆液等。早期由水泥、水玻璃类活性材料制成的双液浆,因为清洗不彻底,易产生堵管,达不到充分填充盾尾孔隙的目的;90年代上海地铁从法国引进FCB 土压平衡盾构,开始使用单液惰性浆液,其和易性、流动性较好,易于填充盾尾间隙,但是也存在长时间不固结,甚至向土层渗透的缺点,不利于隧道的防水和长期运营的稳定。对于大型泥水盾构,用上述惰性浆液经常出现隧道脱出盾尾后上浮,引起隧道外弧面开裂,影响纵向螺栓穿入的问题。如何使浆液原有的长处得以发挥、缺陷得以改进是目前注浆材料研究的重点和方向。以往的研究多从某一方面采用室内试验的手段,研究浆液的配比和性能,很少有跟踪全过程,用室内配比试验和静力试验、动三轴试验、现场试验和大直径泥水盾构试推来全面的研究并校核符合工程需要的同步注浆浆液配方,而这正是现实中盾构隧道注浆施工所必须的

[14~16]

。

2 注浆材料试验研究

盾尾注浆材料的选择关系到注浆成本、注浆工艺和注浆效果等一系列问题。结合上海市西藏南路大直径泥水平衡盾构近距离穿越地铁8号线时遇到的覆土浅、穿越特殊复杂地层、穿越黄浦江等工程难点,试验配制适用于该工程的不含水泥、水玻璃等活性材料的单液惰性浆液。2.1 试验方案

试验分为四个阶段,具体实施过程如图2

所示。

图2 同步注浆材料试验流程

F ig .2 Exper i m ental process of m ortar m a terial

2.2 试验结果与分析

每阶段的部分试验结果如表1~3所示。试验得出的规律和结论如下:

(1)增加膨润土的含量可以降低浆液的泌水率;降低粉煤灰的含量可以降低浆液的流动性;泵送剂使砂浆流动性增大,特别是对加膨润土的砂浆来说更有意义,效果更明显;增加氢氧化钠外加剂可以使管路的易清洗性能得到提高。

(2)优选方案的压缩模量为7.66MPa ,盾构所穿越土层的压缩模量为7.76M Pa ( 暗绿色粉质粘土)和10.91M Pa(!1-1草黄色砂质粉土),两者的值相当。可知浆液层不会发生过大的压缩变形,并可通过提高含砂率或是减少石灰膏的含量来达到浆液的压缩模量大于所穿越土体的压缩模量的目标。由直剪试验的结果可以推算出各浆液配方的1天抗剪强度,经计算均比一定深度的土体抗剪强度要大,满足注浆的要求。

(3)研制浆液配方的流动性较好,泌水率均小于5%,具备良好的触变性和抗水冲刷性能。但是由于施工过程及条件较为复杂,现场试验中还是发生比较严重的泌水现象,另外原始配方的早期强度也需加强,基于以上两点,研发了现场改进的配方,达到了较好的效果。

(4)室内优选方案的动三轴试验表明,全浸水

60

地下空间与工程学报 第7卷

养护条件下浆液在遭遇7度地震烈度时抗液化强

度 l=84.15kPa,大于对应的地震循环剪应力 eq

=20.38kPa,所以不会出现动力破坏。

表1 浆液配比

Tab le1 M ortar m ix p roportion of the grou t

阶段配方

石灰膏

(g)粉煤灰

(g)

膨润土

(g)

黄砂

(g)

水

(g)

泵送剂

(g)

外加剂

名称用量(g)

总质量

g

一1-51440240018068001150 11970 1-91420200018084001250 13250 1-101840200018068001125 11945

二2-131043908515343903.9增稠剂0.052506.95 2-181043908515343903.9氢氧化钠32509.9 2-201043909515343703.9 2496.9

三室内优选1043909515343703.9增稠剂0.062496.96

四

原始配方

现场改进

80

104

300

390

40

65

1180

1534

280

390

3

7

硅灰

氢氧化钠

脱硫石膏

5

5

5

1883

2505

注:原始配方泌水率虽然不是很大,但是现场试验中还是发生比较严重的泌水现象,另外原始配方的早期强度也需加强,基于以上两点,研发了现场改进的配方,达到了较好的效果。

表2 浆液性质(1)

Tab l e2 Propert i es of the grou t(1)

阶段配方

稠度塌落度密度泌水率

(c m)(c m)(g/cm3)(%)

一1-58.4511.31.892.64 1-96.8121.932.65 1-107.791.942.61

二2-138.8152.024.5 2-189.1152.043 2-208.115.52.052.7

3 现场监测分析

该工程对盾构推进沿线进行了常规的地表沉降监测。布置了沿隧道轴向和垂直于隧道轴向的地表沉降监测点。部分监测结果如图3~4所示(纵坐标负值代表沉降,正值代表隆起)

。

图3 沿隧道轴向地表沉降图

F i g.3

G round se ttle m ent along t he t unnel ax i s

从图3可以看到,地表在隧道施工期沉降较稳定后,其沉降值大都集中在20~40mm,满足工程上的要求。图4(横坐标为地表与隧道中心的水平距离)显示地表沉降发展一直比较稳定,最大点在隧道轴线东侧3m处,相对于理论地表沉降槽的正态曲线存在一定的偏心。

61

2011年第1期 肖 立,等:泥水盾构同步注浆材料试验研究

表3 浆液性质(2)

T ab le3 Proper ties of the grout(2)

阶段配方

直剪试验

c(kPa) (?)

固结压缩试验

压缩系数(M Pa-1)压缩模量(M Pa)

单轴抗压试验

3d(M Pa)7d(M P a)28d(M Pa)

一1-56.3(1h)31.3(1h)0.207(1h)8.11(1h)0.1830.418

1-910.4(1h)29.4(1h)0.108(1h)14.94(1h)

1-1014.6(1h)29.4(1h)0.229(1h)7.06(1h)0.1670.3861.892

二2-13 0.13 0.5 2-18 0.11 0.43 2-20 0.15 0.825

三室内优选22.5(24h)32.9(24h)0.198(24h)7.66(24h)0.190.270.75

四现场改进 0.2150.8352.

19

图4 沿隧道横向地表沉降图

F ig.4

G round settl ement a l ong l andscape

o rienta tion o f the tunne l

4 数值模拟

采用二维快速拉格朗日有限差分程序FLAC,分析盾构同步注浆的注浆参数调整对地层位移的影响。选用的本构模型为M ohr Coulo m b理想弹塑性模型。计算断面为西藏南路隧道下穿越上海地铁M8线的交点处的空间断面,隧道中心埋深20m,盾构机切削外径11.60m,管片衬砌外直径为11.36m,管片厚度0.5m。图5为地层沉降云图,图6为地层位移图。

分别取不同的浆液弹性模量(10M Pa、30M Pa、50M Pa)、注浆量(100%、150%、200%)、注浆压力(0kPa、100kPa、200kPa)作用下时的地表沉降进行分析(基本工况为:浆液弹性模量

20M Pa,注浆量150%,注浆压力100kPa),如图7~9所示。可以得到以下结论:

图5 地层沉降云图

F i g.5 Strata settle m en t nephog ra m

图6 地层位移图

F i g.6 Strata displace m ent

(1)从图7可以看到,弹性模量增大,地层位移减小。这显然是由于弹性模量较大的注浆层能够提供较好的支撑,本身的压缩变形小,对原地层的支撑作用大。因此,施工中应尽量使用弹模较大的浆液配方,特别是初期强度大且发展较快的配方。

(2)从图8可以看出,注浆量的增大,地层位移减小。工程中一般都采用超过计算注浆量较多

62地下空间与工程学报 第7卷

图7 不同浆液弹模时地表沉降

F i g .7

G round se ttle m ent w it h d ifferent elasti c modu l

us

图8 不同注浆量时地表沉降

F i g .8

G round se ttle m ent w it h d ifferent g routi ng a m ount

的施工注浆量,但也不可太多,注浆量过多有可能

出现局部压力过大,损坏管片和钢丝刷的状况,并且减少地层位移的效果也会减弱。

(3)从图9可以看出,注浆压力增大,地层位移减小。注浆压力对周围土体的挤压效果较大,在各层土的沉降槽外有明显的隆起。可见,在实际施工中注浆压力应控制在一定范围内,过大的注浆压力会导致地面隆起,

甚至漏浆。

图9 不同注浆压力时地表沉降

F ig .9

G round settl em ent w it h different g routi ng pressure

5 结论

(1)提出了通过室内配比试验、静力试验、动

三轴试验、现场试验和大直径泥水盾构试推的系统跟踪方法研制同步注浆浆液的方法。

(2)研制了一种具有充填性好、和易性好、固

化时间可控、早期强度高等特点的同步注浆单液惰性浆液,其配比如表4所示。

表4 新型浆液配比

Tab le 4 M ortar m ix proportion of th e n e w grou t

配方

石灰膏

(g)

粉煤灰

(g)

膨润土

(g)

黄砂

(g)

水

(g )

泵送剂

(g)

外加剂

名称用量(g)

室内试验

104

390

95

1534

370

3.9

增稠剂0.06现场试验

104

390

65

1534

390

7

硅灰

5氢氧化钠5脱硫石膏

5

(3)监测结果显示沿隧道轴线上的常规地表施工期沉降值大都控制在2~4c m,新型浆液的优

良性能和施工效果得到建设方和施工方的一致认可。

(4)由数值计算的结果可知,盾构同步注浆浆液的弹性模量、注浆量和注浆压力增大都会使地层位移减小。对于控制地表沉降的效果而言,注浆量

和注浆压力增大较浆液弹性模量的增大明显。

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64地下空间与工程学报 第7卷

盾构同步注浆

盾构同步注浆 当盾片脱离盾尾后,在土体与管片之间会形成一道宽度为3.5mm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，同时作为管片外防水和结构加强层。 1.1.1.1注浆材料 采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。 （1）浆液配比及主要物理力学指标 根据盾构施工经验，同步注浆拟采用表8-5所示的配比。在施工中，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满足下列指标： ①胶凝时间：一般为3～10h，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。 ②固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。 ③浆液结石率:>95%，即固结收缩率<5%。 ④浆液稠度:8～12cm。 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%。 同步注浆主要技术参数 1.1.1.2注浆压力 注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。 最初的注浆压力是根据理论的静止水土压力确定的，在实际掘进中将不断优

化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取1.1～1.2倍的静止水土压力，最大不超过3.0bar。 由于从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5～1.0bar。 1.1.1.3注浆量 根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。 V=π/4×K×L×（D12-D22）式中: V ——一环注浆量（m3） L ——环宽（m） D1——开挖直径（m） D2——管片外径（m） K——扩大系数取1.5～2 代入相关数据，可得: V=π/4×(1.5)×1.2×（40.2-38.4）=2.5～3.4 m3/环 上面经验公式计算中，注浆量取环形间隙理论体积的1.5～2倍，每环（1.2m）注浆量Q=2.5～3.4m3。 1.1.1.4注浆时间和速度 在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。 注浆量和注浆压力均达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。 同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。 1.1.1.5注浆结束标准及效果检查 采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。 注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力-注浆量-时间曲线，结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。对拱顶部分采用超声波探测法通过频谱分

盾构同步注浆

1.1. 盾构同步注浆 当盾片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成一道宽度为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，同时作为管片外防水和结构加强层。 1.1.1. 注浆材料 采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用普通硅酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。 根据盾构施工经验，同步注浆拟采用下表所示的配比。在施工中，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满足下列指标，见表7-6 : 表7-6同步注浆材料配比和性能指标表 ⑴胶凝时间：一般为3?10h，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； ⑵固结体强度：一天不小于0.2MPa, 28天不小于2.5MPa ⑶浆液结石率：＞95%,即固结收缩率＜5% ⑷浆液稠度：8?12cm ⑸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% 1.1. 2. 同步注浆主要技术参数 1.1. 2.1.注浆压力 注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。 最初的注浆压力是根据理论的静止水土压力确定的，在实际掘进

中将不断优化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取 1.1?1.2倍的静止水土 压力，最大不超过3.0?4.0bar。 由于从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5?I.Obar。 1.12 2.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，还有曲线推进、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。 每推进一环的建筑空隙为：n (6.482 — 6.22 ) X 1/4 X 1.2=3.35m3 开挖直径：①6.48m;管片外径：①6.2m 考虑到地层扩散系数，每环的压浆量一般为建筑空隙的150%-200%即每推进一环同步注浆量为 5.019 m3?6.692 m3，按地层的 不同注浆量也要因地制宜，应以注浆压力与数量进行双控来评价注浆最终量。 1.1. 2. 3. 注浆时间和速度 在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。 注浆量和注浆压力均达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。 同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内即完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。 1.1. 2.4. 注浆结束标准及浆效果检查 采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。 注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力-注浆量-时间曲线，结合

盾构注浆施工工艺工法

盾构注浆施工工艺工法 1 前言 1.1 工艺工法概况 盾构注浆通过盾体及管片上的预留注浆孔向有盾体和管片背后注入水泥浆液、化学浆液、混合浆液等，以达到填充空隙、控制地层沉降、堵水或加固地层作用的施工技术，主要包含同步注浆和二次注浆。盾构注浆施工技术是盾构工法中必不可少的关键性辅助工法，是控制地表沉降、确保管线及建构筑物安全的关键，亦是确保隧道防水质量及成型隧道线型质量的关键。 1.2 工艺原理 盾构注浆施工主要包括同步注浆和二次注浆。 1.2.1 同步注浆工艺原理 在盾构掘进的同时利用注浆泵，在管片背部和刀盘开挖轮廓面之间形成空隙的同时，用具有长期稳定性及一定流动性、微收缩性，并能保证适当初凝时间的浆液，在盾尾空隙形成的短时间内将其充填密实，从而使围岩土体获得及时支撑，可有效的防治土体坍塌，控制地表沉降，原理如图1所示。

图1 同步注浆原理图 1.2.2 二次注浆工艺原理 以水泥浆液（或水泥浆、水玻璃混合浆液）为介质，通过在管片吊装孔安装注浆管，注浆填充管片背后的孔隙，达到控制地表下沉、阻断隧道漏水通道的目的。 2 工艺工法特点 2.1 通过注浆压力、注浆量、注浆速度的控制可有效的降低对于地层的扰动，并可以促进管片及隧道的早期稳定，避免了地表沉降破坏、隧道线型超限等。 2.2 从材料选择到浆液配比优选、拌浆、运输、注浆全过程，工艺简单、可操作性强，可形成标准化作业，安全、质量受控。 3 适用范围 本工法适用于土压平衡盾构掘进过程中盾尾同步注浆、盾构隧道的二次注浆施工。 4 主要引用标准 4.1《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446）； 4.2《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）； 4.3《地下防水工程质量验收规范》（GB50208）； 4.4《通用硅酸盐水泥检测标准》（GB175）； 4.5《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1956）；

盾构注浆施工技术

3-2-31盾构注浆施工技术 1. 刖言 1.1盾构注浆施工原理 盾构注浆分同步注浆和二次注浆两种。盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后二次注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。 盾构推进过程中，盾尾脱离管片后管片外出现超挖空隙，若不即时回填，扰动地层产生变形、沉降。进而影响其稳定性和地面建筑物，甚至灾难性的破坏。所以盾尾同步注浆显得格外重要。 盾尾注浆（同步注浆）就是在盾构机掘土推进的同时，向盾尾超挖间隙以一定压力注入适量的浆液以填充空隙，最大限度的避免对围岩土的扰动，控制沉降和变形。同步注浆使管片和周围土体形成一个整体，有效的控制了隧道在地层中的稳定性，特别是在小半径曲线时还可以防止隧道外移和变形。二次注浆主要是对同步注浆进行辅助和补充。1.2盾构注浆施工特点 盾构注浆施工因土质条件、推进速度等确定其浆液材料、注入时期和注入量、注入压力等，需要严格控制各参数以达到预期效果。同步注浆强调的是同步和足量性，二次注浆则根据需要进行施工，是对同步注浆效果不好或者没有填充到位的部分进行注浆，主要使用水泥灰浆进行注入。 由于采用泵压注浆，对浆液的流动性要求较高，所以在浆液的配合比选择上须在考虑土质条件、浆液填充效果的同时考虑浆液粘稠度，以达到浆液能迅速、完好的充填盾尾空隙中去的目的。 1.3适用范围 适用于盾构同步注浆、二次注浆施工。 2. 同步注浆施工工艺 2.1工艺流程图 同步注浆施工工艺流程见图2-1 图2-1 同步注浆工艺流程图 2.2浆液选择 2.2.1浆液分类及主要特点

盾构推进施工中的注浆应选择具有和易性好、泌水性小，且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。 浆液根据实际情况的需要有惰性浆液、可硬性浆液及其他形式的浆液。惰性浆液多为非活性材料配合而成，注入后一定时间内不会凝结产生较大强度，其性质一般与隧道周围土体相似为好；可硬性浆液区别与惰性浆液在与添加了一些活性材料，在注入后产生物理、化学反应凝结后有一定强度。另外，根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。 1、惰性浆液 主要由粉煤灰、膨润土、砂、水组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。由于惰性浆对沉降控制等效果不佳，故现采用较少。 2、可硬性浆液 主要由粉煤灰、少量水泥、砂、水（根据实际情况加入减水剂、缓凝剂等添加剂）组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。可硬性浆液对沉降控制良好，在软土地层中得到大量应用。 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 2.2.4浆液配合比优选试验 浆液实验主要有重度、标准块（70 mM 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。

成都地铁盾构同步注浆及其材料的研究

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。 浆液组成A以水泥作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料，浆液组成B以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。其中浆液组成B中使用的粉煤灰可以改善浆液的和易性（流动性），黄泥粉能增加浆液的粘度，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。砂在两种浆液中都作为填充料。 2.2. 3. 浆液配比及性能测试 在确定浆液配比时，先根据相关资料，确定了两种浆液的各种材料的基本用量，然后结合浆液站调试，每种配比生产一定方量，并对浆液性能进行相关的性能测试，从而对配比单进行筛选，保留能够生产出合格浆液的配比，以便今后用于施工。 根据测试结果还可得知，与水泥浆液相比，以黄泥粉、粉煤灰为主剂的浆液的凝结时间较长，在10～12小时左右。考虑到盾构掘进过程中一些不可避免的停机（如管片拼装、连接电缆、风管安装、机器维护保养、盾构机临时停机、电路故障等），若浆液的初凝时间较短，则增加了停机期间发生堵管的可能性，增加额外的清洗工作，并影响盾构的继续掘进。因此，浆液合理的初凝时间应与盾构掘进施工一个工班的时间接近，这样可以在每班结束时再安排浆液输送管路的清理工作，既不影响盾构连续施工，又保证能及时清理管路，避免堵管现象的发生，选用惰性浆液更为可靠。 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

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 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

31盾构注浆施工技术

3-2-31盾构注浆施工技术 1．前言 1.1 盾构注浆施工原理 盾构注浆分同步注浆和二次注浆两种。盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后二次注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。 盾构推进过程中，盾尾脱离管片后管片外出现超挖空隙，若不即时回填，扰动地层产生变形、沉降。进而影响其稳定性和地面建筑物，甚至灾难性的破坏。所以盾尾同步注浆显得格外重要。 盾尾注浆（同步注浆）就是在盾构机掘土推进的同时，向盾尾超挖间隙以一定压力注入适量的浆液以填充空隙，最大限度的避免对围岩土的扰动，控制沉降和变形。同步注浆使管片和周围土体形成一个整体，有效的控制了隧道在地层中的稳定性，特别是在小半径曲线时还可以防止隧道外移和变形。二次注浆主要是对同步注浆进行辅助和补充。 1.2盾构注浆施工特点 盾构注浆施工因土质条件、推进速度等确定其浆液材料、注入时期和注入量、注入压力等，需要严格控制各参数以达到预期效果。同步注浆强调的是同步和足量性，二次注浆则根据需要进行施工，是对同步注浆效果不好或者没有填充到位的部分进行注浆，主要使用水泥灰浆进行注入。 由于采用泵压注浆，对浆液的流动性要求较高，所以在浆液的配合比选择上须在考虑土质条件、浆液填充效果的同时考虑浆液粘稠度，以达到浆液能迅速、完好的充填盾尾空隙中去的目的。 1.3适用范围 适用于盾构同步注浆、二次注浆施工。 2．同步注浆施工工艺 2.1工艺流程图 同步注浆施工工艺流程见图2-1 图2-1 同步注浆工艺流程图

2.2浆液选择 2.2.1浆液分类及主要特点 盾构推进施工中的注浆应选择具有和易性好、泌水性小，且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。 浆液根据实际情况的需要有惰性浆液、可硬性浆液及其他形式的浆液。惰性浆液多为非活性材料配合而成，注入后一定时间内不会凝结产生较大强度，其性质一般与隧道周围土体相似为好；可硬性浆液区别与惰性浆液在与添加了一些活性材料，在注入后产生物理、化学反应凝结后有一定强度。另外，根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。 1、惰性浆液 主要由粉煤灰、膨润土、砂、水组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。由于惰性浆对沉降控制等效果不佳，故现采用较少。 2、可硬性浆液 主要由粉煤灰、少量水泥、砂、水（根据实际情况加入减水剂、缓凝剂等添加剂）组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。可硬性浆液对沉降控制良好，在软土地层中得到大量应用。 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 2.2.4浆液配合比优选试验 浆液实验主要有重度、标准块（70 mm×70mm）强度实验、稠度实验等。通过实验调整浆液配合比。

盾构机同步注浆及二次注浆施工技术总结

盾构机同步注浆及二次注浆施工技术总结 一、同步注浆的作用 二、二次注浆的作用 三、同步注浆操作工艺 四、二次注浆操作工艺 五、注浆效果总体评价

一、同步注浆的作用 由于盾构机刀盘直径为6420㎜，而管片外径6200㎜，所以当管片拼装完成并脱出盾尾后，管片与土体之间形成一个环形间隙，此间隙若不及时填充，可能造成地层变形，致使地表下沉或建筑物下沉。因此，同步注浆填补了这一空白，及时有效的浆液注入施工间隙，抑制了地层变形；也使管片得到部分稳定，防止管片偏移；浆液凝结后具备一定的强度，提高了隧道的抗渗能力；当地下水丰富时，还能预防盾尾水源流入掌子面而造成的喷涌。可以说同步注浆起到了多方面的作用。 二、二次注浆的作用 二次注浆作为盾构施工的一种辅助工法，主要是起到补充的作用。由于同步注浆液凝固后有所收缩，或者是同步注浆没有填充密实，需要二次注浆时补足浆液，同时二次注浆采用双液浆，将衬背的流水通道阻住，防止地下水系统涌入掌子面。但是注浆压力一定不能超过 0.4Mpa，防止击伤管片。 三、同步注浆操作工艺 盾尾同步注浆是利用盾构设备中的同步注浆系统，对随着盾构向前推进、管片衬砌逐渐脱出盾尾所产生的建筑间隙进行及时充填的过程。 1、注浆材料的要求： 同步注浆是保证管片拼装质量的关键所在，其目的在于控制隧道变形，防止管片上浮，提高结构的抗渗能力。良好的浆液性能体现在

一下几个方面：①浆液充填性好；②浆液和易性好；③浆液初凝时间适当，早期强度高，浆液硬化后体积收缩率小；④浆液稠度合适，以不被地下水过度稀释为宜。根据以上几点结合我合同段的地层土质状况，同步注浆采用水泥砂浆。 用于8小时凝固的砂浆配合比如下： 2、注浆压力： 为了使浆液很好的充填于管片的外侧间隙，必须以一定的压力压送浆液。注入压力大小通常选择为地层阻力强度（压力）加上0.1～0.2MPa的和。地层阻力强度是由土层条件及掘削条件决定的，通常在0.1～0.2MPa以下。根据本合同段的地层土质条件，注浆压力初步设定为0.19MPa，现场使用2.5Ba r～3Bar的压力注浆比较合适。 3、注浆量： 同步注浆量的计算：从理论上计算，同步注浆即填充施工间隙。 Q=V a Q-----注浆量 V-----理论填充空隙 a------注入率 地铁规范规定，同步注浆的注入率宜为130%～180%，从施工经验来看，软土地层控制在135%～154%即3.5m3～4m3为宜；硬岩地层

盾构同步注浆及二次注浆方案[优秀工程方案]

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730.262米+290.093米(含长链0.126米);右线长729.81米+294.42米.【江泰路站～跃进村站盾构区间】里程范围为:右线长721.71米,左线ZCK长722.287米(含长链0.577米).整个标段线路平面最小曲线半径为600米,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2～3米,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13.4米～17.8米,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115～140米米左右的环行空隙.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.

北京地铁盾构新型同步注浆及其材料的研究

北京地铁盾构新型同步注浆及其材料的研究 [摘要]北京地铁五号线盾构试验段工程采用了城建集团自行研制的惰性浆液（已申请专利），其注浆效果非常理想，在施工中有效的控制了地表沉降。 [关键词]盾构北京地铁五号线同步注浆惰性浆液 一、概况 北京地铁五号线试验段工程，采用了土压平衡式盾构机进行施工。盾构机配备了盾尾同步单液注浆系统，可在盾构掘进的同时进行壁后注浆。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建筑空隙进行填充，从而起到控制地表沉降和稳定成型隧道的作用。在施工中我们使用的浆液是自行研制的惰性浆液，此浆液通过施工中达到了很好的效果，有效地控制了地表沉降。 二、盾构法施工壁后注浆技术 2.1同步注浆原理 北京地铁五号线盾构试验段工程的施工采取了同步注浆方式。其工作原理是：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壁后注浆，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。 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 根据北京地区的地质条件、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。

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 为了保证壁后注浆的填充效果，施工中结合现场条件和盾构机自身注浆系统的配置，选取了两种单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（钠土）和水； 2）以生石灰、粉煤灰为主剂的惰性浆液b 成分：生石灰、粉煤灰、细砂、膨润土（钠土）和水。 浆液组成a以水泥作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料，浆液组成b以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。其中浆液组成b 中使用的粉煤灰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。砂在两种浆液中都作为填充料。 2.2. 3. 浆液配比及性能测试 在确定浆液配比时，先根据相关资料，确定了两种浆液的各种材料的基本用量，然后结合浆液站调试，每种配比生产一定方量，并对浆液性能进行相关的性能测试，从而对配比单进行筛选，保留能够生产出合格浆液的配比，以便今后用于施工。按测试配比拌制出的浆液送到试验室进行了主要性能指标的测试。根据配比单和浆液配合比试验报告中的测试数据，绘制出浆液流动度、稠度和分层度随时间变化的对比曲线。

盾构法施工同步注浆技术探讨

盾构法施工同步注浆技术探讨 摘要：随着城市地下管廊、地下隧道的兴建，盾构施工技术日趋成熟和完善， 本文结合工程实际，对盾构施工中的同步注浆技术进行分析和探讨，期望对今后 的盾构施工有所帮助和技术发展有所推进。 关键词：盾构；同步注浆；土压平衡；注浆压力 1引言 盾构法隧道具有施工进度快，安全性高，地质适应性强等特点。在适应地质 的各种环境下，盾构机的种类也非常繁多，敞开式，半敞开式，土压平衡式，泥 水平衡式等各种盾构机类型，又有各种刀盘选型。但不管盾构机的种类多少，地 质种类有哪些，所有的盾构施工都是在盾构机在掘进时通过把提前预制好的钢筋 砼管片拼装起来形成隧道。盾构机掘进时刀盘对土体的切削形成一个孔洞，而管 片在尾盾里拼装起来后，管片的外径比刀盘的外径要小，而这个衬砌的建筑空隙，为防止土层的坍塌势必要填充起来，这就是同步注浆。 图1 同步注浆结构示意图 2同步注浆步骤分析 同步注浆，顾名思义就是掘进的同时进行管片壁后注浆，即时的填充管片环 周空隙保证成型隧道特别是覆土地面的安全稳定性。以海瑞克土压平衡式盾构机 为例说明同步注浆方法，此盾构机同步注浆系统由四个液压柱塞泵把台车同步注 浆浆液罐里的砂浆通过尾盾平均分布的四个管路注入到因推进而形成的盾构环型 间隙里。每一个注浆管路各一个压力传感器来监测本管路的注浆压力。 3同步注浆技术参数分析 3.1注浆方量的确定 注浆方量必须根据计算的建筑空隙和地质土层的扩散系数而定了，即： Q=Vλ λ-注浆率/地层注浆扩散系数（根据地质不同一般范围为1.3-2） 理论的环型间隙所占方量根据刀盘外径和管片外径、长度即可算出，公式：V=π（D2-d2）L/4 V-盾构理论空隙（m3） D-刀盘切削外径m d-管片外径m L-管片长度m 在完整性好、自稳定强的硬质地层中，浆液不易渗透到周围的土层里去，可 以取较小的扩散系数甚至不用考虑，但在裂隙发育的岩层或者是以砂、砾为主的 大渗透地层浆液极易渗透到周围的土层中，这样的地层应考虑较大的渗透系数， 可取1.4-1.8。如果这样的地层地下水丰富的话土层的扩散系数还要加大。在以黏土、粉质黏土为主的小渗透系数地层，浆液在有压力的情况下也会对土体产生劈 裂渗透，故应考虑扩散系数为1.2-1.5。超挖系数是正常情况下盾尾建筑空隙的修正，一般只在曲线掘进施工中产生（直线段盾构机盾头与隧道轴线有较大夹角时 也会产生，一般较小不予考虑），其数值可以通过计算得出。 上述的同步注浆量的确定计算公式虽然结合了地质的扩散系数，但还是不能 完全反映实际施工过程中的确定方法。盾构掘进是一个复杂的过程，趋向于设计 轴线前进的同时拼装管片完成隧道衬砌，这个过程中同步注浆液会不会不冲击到

盾构施工与超前注浆加固技术

盾构施工与超前注浆加固技术 填空题 泥水平衡盾构掘进时通过控制单元调节工作舱内的压缩气垫以稳定舱内泥水液位达到平衡开挖舱面水土压力的目的。 盾构施工掘进应根据理论计算结合实际施工效果及监测数据调整施工参数，实施动态参数控制管理。 泥水平衡盾构施工产生地面沉降主要源于正面泥水压力的设定高低、盾尾同步注浆的及时和充分与否及盾体的锥度等原因，地面沉降变化可以直接反映盾构施工参数设定的正确与否。浅埋暗挖隧道施工目前常见的注浆工艺有超前小导管注浆、双重管注浆、水平旋喷注浆和水平袖阀管注浆四种注浆工艺。 判断题 双重管注浆技术采用双重管钻机钻孔至预定深度后，从中空的钻杆内进行后退式注浆，注浆材料一般采用水泥砂浆，该工法的缺点是难以实现长距离的深孔注浆。（×） TGRM分段前进式深孔注浆工艺是钻、注交替作业的一种注浆方式，解决了卵砾石堆积地层的注浆加固问题。（√） 盾构掘进控制“四要素”是开挖控制、线形、注浆、一次衬砌，控制开挖面变形的主要措施是出土量。（√） 泥水式盾构排土量控制方法分为重量控制与容积控制两种。我国目前多采用容积控制方法。（×） 选择题 1.当地层条件差、断面特别大时，浅埋暗挖隧道施工不宜采用( )。 A．全断面法 B．柱洞法 C．洞桩法 D．中洞法 答案：A 2.地铁区间隧道的建筑限界应考虑( )。（11年考题） A．结构沉降 B．施工误差 C．测量误差 D．设备和管线安装尺寸、厚度 答案：D 3.盾构法施工主要步骤为（） A 工作井建造 B 掘进出土 C 管片安装 D 地表注浆 E 衬砌背后注浆 答案：A B C E 4.加固地铁盾构进出洞口常用的改良土体方法有( )。 A．小导管注浆 B．搅拌桩

2020年盾构法隧道同步注浆材料开发与应用技术研究

第1题 盾构同步注浆浆液性能试验方法，参照规范不包括（）。 A.《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ/T 70 B.《砌筑砂浆配合比设计规程》JGJT98-2011 C.《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448 D.《预应力孔道灌浆剂》GB/T 25182 答案:B 您的答案：B 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第2题 水泥基同步注浆材料配合比推荐参数中，水泥用量要求为（）。 A.≥15 B.≥10 C.≤15 D.≤10 答案:D 您的答案：D 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第3题 消石灰基同步注浆材料配合比推荐参数，膨润土掺量掺量（）。 A.5~10 B.0~10 C.10~15 D.5~15 答案:D 您的答案：D 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第4题 水泥基注浆材料浆液的力学性能水陆强度比推荐指标为（）。 A.≥60 B.≥75 C.≥65

D.≥85 答案:C 您的答案：C 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第5题 消石灰基注浆材料浆液的力学性能表征指标为（）。 A.抗压强度 B.24h抗剪屈服强度 C.C.？水陆强度比 D.抗折强度 答案:B 您的答案：B 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第6题 一般地铁工程的沉降控制偏差范围是（）。 A.±5cm B.±3cm C.±2cm D.±1cm 答案:D 您的答案：D 题目分数：5 此题得分：5.0 批注： 第7题 关于水泥基单液可硬性浆液，表述错误的是（）。 A.主要由水泥、粉煤灰、膨润土、砂等材料组成 B.适用于土体相对稳定的区域或软弱地层等土体环境恶劣的工况，也可用于盐渍土环境。 C.凝结时间较短，强度高，增长快，与双液浆性能相同 D.容易分层、抗水分散较差、注浆材料配合比与施工过程控制要求较高 答案:C 您的答案：C

盾构同步注浆

1.1.盾构同步注浆 当盾片脱离盾尾后,在土体与管片之间会形成一道宽度为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，同时作为管片外防水和结构加强层。 1.1.1.注浆材料 采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用普通硅酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。 根据盾构施工经验，同步注浆拟采用下表所示的配比。在施工中，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满足下列指标，见表7-6：表7-6 同步注浆材料配比和性能指标表 ⑴胶凝时间：一般为3～10h，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； ⑵固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa； ⑶浆液结石率:>95%，即固结收缩率<5%； ⑷浆液稠度:8～12cm； ⑸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%。 1.1. 2.同步注浆主要技术参数 1.1. 2.1.注浆压力 注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。 最初的注浆压力是根据理论的静止水土压力确定的，在实际掘进

中将不断优化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取1.1～1.2倍的静止水土压力，最大不超过3.0～4.0bar。 由于从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5～1.0bar。 1.1. 2.2.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，还有曲线推进、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。 每推进一环的建筑空隙为：π（6.482—6.22）×1/4×1.2=3.35m3 开挖直径：Φ6.48m；管片外径：Φ6.2m 考虑到地层扩散系数，每环的压浆量一般为建筑空隙的150%～200%，即每推进一环同步注浆量为 5.019 m3～6.692 m3，按地层的不同注浆量也要因地制宜，应以注浆压力与数量进行双控来评价注浆最终量。 1.1. 2. 3.注浆时间和速度 在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步，不注浆、不掘进”，通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。 注浆量和注浆压力均达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。 同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内即完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。 1.1. 2.4.注浆结束标准及浆效果检查 采用注浆压力和注浆量双指标控制标准，即当注浆压力达到设定值，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。

泥水盾构同步注浆材料试验研究

第7卷 第1期 地下空间与工程学报V o.l7 2011年2月 Chinese Journal o fU nderground Space and Eng i neering Feb.2011 泥水盾构同步注浆材料试验研究* 肖 立1,2,张庆贺1,2,赵天石3,杨俊龙4,杨光辉4 (1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;2.同济大学地下建筑与工程系, 上海 200092;3.保利房地产(集团)股份有限公司,广州 510623;4.上海市第二市政工程 有限公司,上海 200065) 摘 要:论述了系统研制同步注浆浆液的方法,通过室内和现场注浆配比试验,得出一种充填性好、可注性好、保水性好、早期强度高的单液惰性浆,并给出了浆液的具体配比。该浆液在上海市西藏南路越江隧道工程中得到了使用和改进,监测资料证明该浆液在减少地面沉降等方面具有较好的工程特性。用数值模拟方法分析了注浆参数的调整对地表位移的影响,由数值计算的结果可知,盾构同步注浆浆液的弹性模量、注浆量和注浆压力增大都会使地层位移减小,对于控制地表沉降的效果而言,注浆量和注浆压力增大较浆液弹性模量的增大明显。 关键词:盾构;同步注浆;材料试验;监测;数值分析 中图分类号:U455.43 文献标识码:A 文章编号:1673-0836(2011)01-0059-06 Study on M ortarM aterial of Tail Voi d Grouti ng i n Sl urry Shiel d Tunnel X iao Li1,2,Zhang Q inghe1,2,Zhao T iansh i3,Y ang Junlong4,Y ang Guanghu i4 (1.K ey Laboratory of G eotechnical and Und erground Eng i neering of M inistry of Education,T ongji University,Shanghai200092, Chi na;2.D e p ar t m ent of Geotec hnical Eng ineering,T ongj i Universit y,Shanghai200092,China;3.P oly R eal E st a te Group Co.,L t d.,Guangzhou510623,Chi na;4.ShanghaiN o.2M unici pal Engineer i ng Co.,L t d.,Shanghai200065,China) Abstract:A deve l op i ng m ethod of g routi ng sl urry was d iscussed and a ne w kind of grou ting m ater i a lw hich had better filling and grouti ng ability,be tter w ate r retenti on and h i gher ear l y streng th was developed,the m i x proporti on o f g routi ng slurry w as a l so g i v en out.T he m ortar m ater i a lw as used and i m proved i n river crossi ng sh i e l d tunne l o f South X izang Road i n Shangha i and t he m onito ri ng results show ed that t he ne w grouti ng m ater i a l had bette r eng ineer i ng property in contro lli ng g round se ttle m ent.F inite d iffe rence m ethod w as used to ana l y ze t he g routi ng para m eters infl u ence on ground se ttl em ent,the result showed t hat t he g round settle m ent can be reduced by i m prov i ng t he elasti c m od u l us,grouti ng amount and pressure o fm ortar m ater i a,l but t he effects of grouti ng amount and pressure were m ore i m portant than t hat o f t he e l astic m odulus of mo rtar m ateria.l K eyword s:sh ield t unne li ng;ta il vo i d g routi ng;m ortar ma teria l experi m ent;m on itoring;nu m er i ca l ana l ysis 1 引言 盾构壁后同步注浆是指在盾构推进过程中,管片拼装后,盾尾脱出的同时,在一定注浆压力下,将适量的有一定的早期强度及最终强度的注浆材料填入盾尾后空隙内,待其固结硬化后起到充填壁后建筑空隙,提供一定承载能力,稳定管片衬砌等作用的方法[1~3],如图1所示。 同步注浆目的是控制地层变形、确保管片的稳定和均匀受力、提高隧道的抗渗性、防止隧道上浮[4~9]。要达到这些目的,浆液的配比尤为关键,要求配制的浆液具有优越的充填性、良好的和易性、 *收稿日期:2010 11 01(修改稿) 作者简介:肖立(1986 ),男,山东成武人,博士研究生,主要从事盾构隧道及地下建筑工程设计、施工技术方面的研究。E m a i:l x iao li ye777@126.co m