同步注漿及二次注漿方案

1、目 錄1、工程概況12、編制依據(jù)13、施工組織機構(gòu)設(shè)置14、同步注漿24.1、同步注漿系統(tǒng)原理24.2、同步注漿材料及配比設(shè)計34.3、同步注漿主要技術(shù)參數(shù)的設(shè)定44.4、同步注漿工藝流程及過程控制54.5、質(zhì)量保證措施85、二次注漿85.1注漿材料95.2注漿設(shè)備95.3注漿參數(shù)95.4注漿孔位置95.5注漿過程控制95.6安全、文明施工措施10一、工程概況汽車北站開福區(qū)政府站盾構(gòu)區(qū)間：右線線路起、終點里程分別為YDK10+366.9和YDK11+446.3，區(qū)間長1079.4米。左線線路起、終點里程分別為ZDK10+366.9和ZDK11+446.3區(qū)間長1079.047米（含短鏈0.35

2、3米）。線間距為13米。本區(qū)間隧道平面線型有直線和曲線組成；整個區(qū)間隧道線型沿芙蓉北路布設(shè)，盾構(gòu)區(qū)間子汽車北站以直線形式進入芙蓉北路，然后以半徑R=2000m的左偏曲線沿芙蓉北路稍向西南方向偏移，最后沿芙蓉北路以直線形式到達區(qū)間終點開福區(qū)政府站。區(qū)間隧道縱斷自汽車北站以2的坡度進入到芙蓉北路，后經(jīng)五個變坡點穿越芙蓉-22、-5、4.702、22，最后以-2的縱坡到達開福區(qū)政府站。隧道埋深（現(xiàn)狀）約在9.415.3m之間，最大埋深達15.3m。區(qū)間在里程YDK10+950.745(ZDK10+950.390)處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道兼作廢水泵房。二、編制依據(jù)1.汽車北站-開福區(qū)政府區(qū)間地質(zhì)勘查報告；2.盾

3、構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范GB50446-2008；3.投入本標段盾構(gòu)注漿設(shè)備操作規(guī)程；4.國家、長沙市現(xiàn)行其他相關(guān)規(guī)范、強制性標準；5.我單位盾構(gòu)施工相關(guān)經(jīng)驗；三、施工組織機構(gòu)設(shè)置同步注漿及二次注漿在盾構(gòu)施工中起到至關(guān)重要的作用，因為它不僅會影響到隧道的成型質(zhì)量，還會影響到地面的沉降，甚至危及到地面建筑物、地下管線的安全，為確?！鞍踩?yōu)質(zhì)、高效、低耗”地完成本工程施工，我經(jīng)理部特成立一個注漿組。由項目經(jīng)理任組長、總工程師和副經(jīng)理任副組長，另請一名資深的盾構(gòu)專家作為技術(shù)顧問；由工程管理部、安質(zhì)環(huán)保部、機電部分別負責現(xiàn)場技術(shù)、安全質(zhì)量、機電維修方面的監(jiān)督指導(dǎo)；下設(shè)一個同步注漿作業(yè)班和一個二次注漿作

4、業(yè)班負責現(xiàn)場施工。注漿作業(yè)班都是按兩班倒制作業(yè)，同步注漿作業(yè)班每班由3個拌漿工、1個操作手組成，二次注漿班每班由2個拌漿工，1個司泵工、一個記錄員組成。組織機構(gòu)如下圖所示。項目經(jīng)理專家顧問總工程師項目副經(jīng)理安質(zhì)環(huán)保部試驗室機電部工程管理部同步注漿作業(yè)班二次注漿作業(yè)班 組織機構(gòu)圖四、同步注漿盾構(gòu)的外徑為6.28m，管片的外徑為6.0m，當盾構(gòu)機掘進后，在管片與地層之間將存在一定的空隙，為控制地層變形，減少沉降，并有利于提高隧道抗?jié)B性、管片襯砌的早期穩(wěn)定，管片壁后環(huán)向間隙主要采用同步注漿方式填充。同步注漿的材料、配比、參數(shù)及工藝等根據(jù)區(qū)間具體地質(zhì)水文和環(huán)境條件，并參照以往的類似工程經(jīng)驗確定。4.1

5、、同步注漿系統(tǒng)原理投入本區(qū)間施工的盾構(gòu)機是由中鐵軌道系統(tǒng)集團有限公司制造，該機同步注漿系統(tǒng)配備施維英KSP12液壓注漿泵2臺（盾構(gòu)機上已配置），注漿能力2×12m3/h。同步注漿管采用內(nèi)置式的形式依附在盾構(gòu)殼體上；在后配套上安置兩臺注漿泵，每臺注漿泵有兩個注漿缸，共有4根注漿管通向盾尾，沿盾尾圈對稱布置，為了防止盾尾內(nèi)注漿管發(fā)生堵塞，在盾尾的注漿管旁邊另外安裝有4根備用注漿管。泵送注漿量是通過調(diào)整液壓油缸的速度進行調(diào)整，每個泵送油缸都裝有計數(shù)指示器，盾構(gòu)司機可以根據(jù)計數(shù)器上的讀數(shù)得知每根注漿管內(nèi)的注漿量。注漿可以采用手動或者自動兩種方式控制。在盾尾注漿管路的出口處裝壓力傳感器，在盾構(gòu)

6、操作室和注漿控制箱上都可以看到注漿時管路出口處的壓力。設(shè)置為自動控制時，應(yīng)預(yù)先通過可編程控制器（PLC）設(shè)置注漿最大和最小壓力值，當注漿壓力達到設(shè)定最大注漿壓力時，注漿管路所連接的液壓油缸立即自動停止工作；當注漿壓力減小到PLC所設(shè)定的最小壓力時，液壓油缸自動啟動重新開始注漿。設(shè)置成手動控制方式則人工根據(jù)掘進情況隨時調(diào)整注漿量。在后配套上安置一個儲漿罐，每臺電瓶車后拖一節(jié)運漿罐，同時在儲漿罐和運漿罐內(nèi)均裝有攪拌葉片對漿液進行攪拌，防止其凝結(jié)或離析。漿液材料在盾構(gòu)井旁邊的攪拌池按照設(shè)計配合比拌合后，通過管道輸送到漿液車內(nèi)，由電瓶車拉到隧道內(nèi)，利用漿液車上的轉(zhuǎn)運泵將漿液打到儲漿罐內(nèi)，注漿泵與儲漿罐

7、連接，漿液壓注與盾構(gòu)掘進同步進行。同步注漿管路布置示意圖4.2、同步注漿材料及配比設(shè)計4.2.1同步注漿材料在盾構(gòu)施工中， 通常選用砂子、水泥、粉煤灰、膨潤土及一些外加劑等作為同步注漿的原材料，注漿材料必須具備以下基本性能 ： (1）具有良好的長期穩(wěn)定性及流動性，并能保證適當?shù)某跄龝r間（3-10h），以適應(yīng)盾構(gòu)施工以及遠距離輸送的要求; (2）具有良好的充填性能; (3）在滿足注漿施工的前提下，盡可能早地獲得高于地層的早期強度; (4）漿液在地下水環(huán)境中，不易產(chǎn)生稀釋現(xiàn)象;(5）漿液固結(jié)后體積收縮小，泌水率小;(6）原材料來源豐富、經(jīng)濟，施工管理方便，并能滿足施工自動化技術(shù)要求;(7）漿液無公

8、害，價格便宜;4.2.2漿液配比及主要物理力學指標根據(jù)本區(qū)間的地層地質(zhì)、地面構(gòu)建物情況及以往的施工經(jīng)驗，盾構(gòu)同步注漿擬采用下表所示的漿液配比：水泥（kg）水（kg）砂子（kg）粉煤灰（kg）膨潤土（kg）外加劑（減水劑）（Kg） 300 40575024565根據(jù)情況而定在施工中，還需根據(jù)地層條件、地下水情況及周邊條件等，通過現(xiàn)場試驗不斷優(yōu)化參數(shù)確定。同步注漿漿液的主要物理力學性能應(yīng)滿足下列指標：1）膠凝時間：一般為610h，根據(jù)地層條件和掘進速度，通過現(xiàn)場試驗加入促凝劑及變更配比來調(diào)整膠凝時間。對于強透水地層和需要注漿提供較高的早期強度的地段，可通過現(xiàn)場試驗進一步調(diào)整配比和加入早強劑，進一步

9、縮短膠凝時間，獲得早期強度，保證良好的注漿效果。2）固結(jié)體強度：一天不小于0.2MPa（相當于軟質(zhì)巖層無側(cè)限抗壓強度），28天不小于2.5MPa（略大于強風化巖天然抗壓強度）。3）漿液結(jié)石率：>95%，即固結(jié)收縮率<5%。4）漿液稠度：812cm/m。5）漿液穩(wěn)定性：傾析率（靜置沉淀后上浮水體積與總體積之比）小于5%。4.3、同步注漿主要技術(shù)參數(shù)的設(shè)定4.3.1、注漿壓力注漿壓力是根據(jù)地層的土壓力、水壓力、管片強度及地面監(jiān)測情況綜合判斷而設(shè)定的。注漿量壓力過大會出現(xiàn)：地面隆起、漿液破壞洞尾密封刷出現(xiàn)盾尾漏漿、漿液從盾構(gòu)機外殼與土體之間的孔隙流入土倉、管片出現(xiàn)受壓變形或是被損壞；如果

10、注漿壓力過小，則出現(xiàn)注漿的填充速度很慢，注漿量不足，使地表變形增大。所以通常情況下，注漿壓力取孔隙水壓力+0.2MPa左右，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，注漿壓力設(shè)定在0.1-0.3MPa，具體注漿壓力根據(jù)試掘進段情況及地質(zhì)情況而定。4.3.2、注漿量注漿量除了受到漿液向土體中滲透及泄漏影響外，還要考慮超挖、曲線施工、注漿材料種類等的影響，實際上是沒有一個明確的規(guī)定值，通常按如下列思路進行計算。注漿量的計算公式：Q=V×a 式中V-計算空隙量。盾殼的外徑是6.28m，管片的外徑是6m，所以環(huán)型空隙的理論體積為V=(6.28*6.28-6*6)/4*3.14*1.5=4.05m3。 a-注漿率。

11、注漿率一般是從幾方面考慮，包括注漿壓力產(chǎn)生的壓密系數(shù)、地質(zhì)情況的土質(zhì)系數(shù)、施工消耗系數(shù)、超挖系數(shù)等，根據(jù)施工經(jīng)驗，譬如本區(qū)間以砂、礫巖石為主的大滲透地層中，要考慮到較大的土質(zhì)系數(shù)，可取1.3-2.0，綜合其它方面，漿液的注入率暫按1.8取。具體注入率根據(jù)試掘進段掘進情況及地質(zhì)情況而定。所以根據(jù)計算公式得Q=4.05×（1.3-2.0）=5.3-8.1m3即注漿量為5.3-8.1m3/環(huán)。4.3.3、注漿速度在實際施工中注漿量是靠注入速度來控制的，因此對注入速度進行計算，根據(jù)每環(huán)注入量和每行程推進時間得到注入速度的計算方法：v=Qt式中：v-注入速度 (ms)；Q-每環(huán)注入量(m3 )

12、；t-每環(huán)行程推進時間(s)。4.3.4、注漿結(jié)束標準采用注漿壓力和注漿量雙指標控制標準，即當注漿壓力達到設(shè)定值和注漿量達到設(shè)計值的95%以上時，即可認為達到了質(zhì)量要求。對本設(shè)計參數(shù)還需通過對地表及周圍建筑物監(jiān)控量測結(jié)果分析判斷，進行參數(shù)優(yōu)化，使注漿效果達到更佳。4.4、同步注漿工藝流程及過程控制同步注漿是保證地面建筑物、地下管線、盾尾密封及襯砌管片安全的重要一環(huán)，因此須嚴格控制，并依據(jù)地層特點及監(jiān)控量測結(jié)果及時調(diào)整各種參數(shù)，確保注漿質(zhì)量和安全。為了使環(huán)形間隙能較均勻地填充，并防止襯砌承受不均勻偏壓，同步注漿對盾尾預(yù)置的4個注漿孔同時進行壓注，并根據(jù)設(shè)在每個注漿孔出口處的壓力器，對各注漿孔的注

13、漿壓力和注漿量進行檢測與控制，從而獲得對管片背后的對稱均勻壓注。具體注漿工藝流程如下圖。開始注漿系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)采集與管理、計劃圖表注漿配置參數(shù)設(shè)計設(shè)定控制方式檢測試驗不合格合格漿液運輸注漿注漿工況分析式與參數(shù)調(diào)整控制方不正常正常繼續(xù)注漿完畢注漿效果檢查綜合評價反饋信息不符合要求采取補充注漿措施符合下環(huán)注漿同步注漿工藝流程圖4.4.1漿液拌制(1)水泥、粉煤灰、膨潤土不可有結(jié)塊現(xiàn)象，砂采用細度模數(shù)為1.6-2.3的細砂，不可含有大粒徑的異物；(2) 原材料計量誤差要控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)，其中水泥誤差控制在1%以內(nèi)，其它控制在2%以內(nèi);(3)各成分材料按合理順序投放(水、水泥、砂依次進行)；(4)攪

14、拌要均勻，杜絕拌好的漿液中有結(jié)塊。4.4.2漿液的運輸與儲存(1)漿液運輸車的容積為8m3；(2)漿液運輸車配備有攪拌設(shè)備，如果電瓶車在運輸途中發(fā)生故障或其它原因停留時間過長，則可將攪拌設(shè)備連接接到附近的電源上進行漿液攪拌，防止?jié){液初凝；(3)漿液拌制好后，輸人漿液運輸車中，運至工作面，隨后利用拖車上的混凝土泵將砂漿輸入盾構(gòu)機拖車上的儲漿罐(8m3)中并立即開始攪拌；(4)特殊情況需較長時間運輸、儲存，則考慮適當加人緩凝劑；(5)若漿液發(fā)生沉淀、離析，則進行二次攪拌;(6)漿液運輸車與儲存設(shè)備要經(jīng)常清洗。4.4.3漿液壓注 (1)接好注漿管路、壓力傳感器； (2)注漿跟掘進同步進行，注漿速度應(yīng)

15、與掘進速度相適應(yīng)，無特殊情況須兩個泵同時注漿；(3)注漿飽滿程度由注漿壓力和注漿量雙重控制:即5.3m3<單環(huán)注漿量<8.1m3 ；0.1MPa<注漿壓力<0.3MPa；(4)在安裝管片或暫停掘進時，應(yīng)間斷性的泵入漿液以保持管路暢通；(5)注漿過程中要密切關(guān)注管片的變形情況，若發(fā)現(xiàn)管片有破損、錯臺、上浮等現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿；(6)當注漿量突然增大時要檢查是否發(fā)生了泄漏或注入掌子面，若發(fā)生這些現(xiàn)象則立即停止注漿，妥善處理后再繼續(xù)注入；(7)注漿過程中若發(fā)生管路堵塞，應(yīng)立即處理以防止管中漿液凝結(jié)；(8)不得隨意往砂漿罐中加水，沖洗漿液車的水應(yīng)排干，方可接砂漿；(9)隨時檢查

16、砂漿儲料罐中的砂漿是否正常，以及管路和注漿泵內(nèi)砂漿是否有離折、凝固、脫水，如有異常即停機處理(10)若遇特殊情況，漿液在泵、注漿管路中停滯>2h，就必須進行處理或用膨潤土充滿管路；(11)注漿過程中要做好注漿記錄。包括注漿時間、注漿壓力(變化)、注漿量、注漿過程中出現(xiàn)的問題及解決方法等;(12)注漿結(jié)束后要對注漿設(shè)備和注漿管路進行徹底的清洗。4.5、質(zhì)量保證措施(1)注漿用的材料如水泥、膨潤土、粉煤灰等進場后應(yīng)該進行一次復(fù)試，只有復(fù)試合格后才能投入使用。(2)注漿前進行詳細的漿液配比試驗，選定合適的注漿材料及漿液配比，保證所選漿液配比、強度、耐久性等物理力學指標符合設(shè)計施工要求。 (3)

17、制訂詳細的注漿施工設(shè)計和工藝流程及注漿質(zhì)量控制程序，嚴格按要求實施注漿、檢查、記錄、分析，及時做出P(注漿壓力)-Q(注漿量 )-t(時間)曲線，分析注漿效果，反饋指導(dǎo)下次注漿。(4)根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地面及周圍建筑物變形監(jiān)測結(jié)果，及時進行信息反饋，修正注漿參數(shù)設(shè)計和施工方法，發(fā)現(xiàn)情況及時解決。 (5)做好注漿設(shè)備的維修保養(yǎng)，注漿材料供應(yīng)，定時對注漿管路及設(shè)備進行清洗，保證注漿作業(yè)順利連續(xù)不中斷進行。（6）環(huán)形間隙填充不夠、結(jié)構(gòu)與地層變形不能得到有效控制、存在地下水滲漏區(qū)段、盾構(gòu)穿越重要建筑物時防止變形超出范圍，必要時通過吊裝孔對管片背后進行二次補漿。（7）注漿同時，要觀察盾尾密封效果，防

18、止?jié){液通過盾構(gòu)機與管片之間滲漏。五、二次注漿同步漿量按照理論計算，應(yīng)該為盾構(gòu)穿越地層產(chǎn)生空隙量的130%-200%，但是在實際施工中，同步注漿注入量即使達到200%也不能完全控制住地面沉降值，原因可能有幾個：一是同步注漿的漿液不能完全填充滿盾構(gòu)穿越產(chǎn)生的空隙；二是地層滲透系數(shù)太大，漿液流失到地層中；三是同步注漿的漿液在凝固時體積會產(chǎn)生收縮。當?shù)孛娉两邓俾蔬_到3mm/d而累計沉降達到10mm或在盾構(gòu)施工對地表建筑物或管線影響較大地段，采用二次注漿來控制沉降。5.1注漿材料考慮到本標段地面建筑物和地下管線、構(gòu)筑物相對比較多，在隧道開挖對地表建筑物或管線影響較大的地段，防止周邊土體松動領(lǐng)域的擴大，我

19、們選擇水泥水玻璃雙液型漿液。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，水泥漿所用材料及配比如下：水泥：水0.7：1（質(zhì)量比） 水泥漿：水玻璃10：1(體積比)在具體的施工中，應(yīng)根據(jù)實際情況做相應(yīng)的調(diào)整。5.2注漿設(shè)備注漿設(shè)備都安放在最后一節(jié)臺車上，一個水泥漿攪拌筒、一個水玻璃儲存筒、一個注漿泵，注漿泵采用雙液注漿泵，安有兩個控制閥和兩個壓力表，可以控制每種漿液的壓力和流量，水玻璃和水泥漿液通過兩個高壓軟管在混合閥處混合。5.3注漿參數(shù)二次注漿壓力值一般設(shè)定在3-4bar，具體部位還應(yīng)參考隧道覆土厚度、地下水的壓力及管片的強度等進行準確設(shè)定；二次注漿量根據(jù)以往經(jīng)驗一般為同步注漿量的4060，在施工中可根據(jù)現(xiàn)場實際注漿的情況作相應(yīng)的調(diào)整。5.4注