地鐵注漿與二次注漿方案

1、市地鐵二號線段注漿及二次注漿方案編制：審核：審批：一、工程概況31、工程簡介32、隧道所經(jīng)過的地質(zhì)狀況33、各巖土層的富水性及滲透系數(shù)44、洞身經(jīng)過地段的圍巖級別5二、同步注漿的目的與原理61、同步注漿的目的62、同步注漿的原理6三、同步注漿材料選用、參數(shù)設(shè)置與注漿工藝71、注漿材料及配比設(shè)計72、 同步注漿主要技術(shù)參數(shù)73、 同步注漿工藝和方法94、 同步注漿的注意事項10四、二次注漿111、 二次注漿的目的112、防水、堵漏提高隧道抗?jié)B能力113、二次注漿漿液配比與施工方法11五、安全保證措施12六、文明施工保證措施12一、工程概況1、工程簡介地鐵2號線工程201標(biāo)段【路始發(fā)井交通大學(xué)站】

2、盾構(gòu)區(qū)間工程，盾構(gòu)法隧道起止里程為DK16+803.63DK18+130（左線DK16+804.1DK18+129.457,其中長鏈16.398米），盾構(gòu)法雙線掘進(jìn)長度為2668.595米。其中DK16803.63DK17504.522為左右線上下重疊段，豎向凈距約為2.7米。在DK16+796.63處設(shè)盾構(gòu)始發(fā)井，在DK16+988.342DK17+004.522處設(shè)聯(lián)絡(luò)通道，DK17+504.522DK17+525.022處設(shè)區(qū)間風(fēng)井，在DK18+135.5處設(shè)盾構(gòu)接收井。盾構(gòu)隧道襯砌管片外徑6000mm,徑5400mm,管片寬度1200mm,管片厚度300mm。管片分為6塊：3塊標(biāo)準(zhǔn)管片

3、，2塊相鄰管片，1塊封頂管片。2、隧道所經(jīng)過的地質(zhì)狀況第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）1素填土：灰褐-黑灰色，主要由粘性土、碎石、建筑垃圾等雜質(zhì)組成。碎石粒徑20-120mm不等，局部塊石，硬雜質(zhì)含量占全重量30-70%左右，稍濕-飽和，松散-稍密狀態(tài)，路面孔頂部有100cm左右的瀝青路面及路基，層厚0.307.30m,層底高程-0.3512.40m。第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）6卵石：黃褐、灰褐色，濕-飽和，稍密狀態(tài)，主要為石英巖，一般粒徑20-40mm,含量60%,余為圓礫和中粗砂。層厚1.208.90m,層底高程-6.821.30m。第四系上更新沖洪積層（Q3al+pl）3卵

4、石：黃褐色，石英巖卵石粒徑20-120mm左右，含量50-70%,余為粘性土及砂礫石，稍濕-飽和，稍密-中密狀態(tài)，層厚0.508.00m,層底高程-3.0010.60m。4震旦系長嶺子組鈣質(zhì)板巖（Zwhc）?5全風(fēng)化鈣質(zhì)板巖：黃褐色，散體結(jié)構(gòu)，風(fēng)化節(jié)理裂隙極發(fā)育，沖擊可鉆進(jìn)，巖芯呈土狀，浸水易軟化崩解。該土層局部分布，層厚0.507.90m,層底高程-2.089.70m。巖體極破碎，巖體基本質(zhì)量等級V級。?6強風(fēng)化鈣質(zhì)板巖：黃褐色，原巖結(jié)構(gòu)清晰，碎裂結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育，巖芯呈碎片狀、碎屑狀，碎塊手可折斷，浸水易軟化崩解。揭露層厚0.6030.70m,層底高程-24.908.24m。巖體

5、破碎，巖體基本質(zhì)量等級V級。?7中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖：灰色，層狀結(jié)構(gòu)，層理和節(jié)理裂隙較發(fā)育，礦物主要為云母、石英、方解石，遇稀鹽酸起泡，局部夾石英巖脈，巖芯呈柱狀。揭露層頂高程-24.909.70m,層頂埋深3.7033.50m。根據(jù)巖石抗壓強度結(jié)果，本場地中等風(fēng)化板巖為較軟巖，巖芯較完整，局部較破碎，巖石質(zhì)量等級為IV級。（16）3中風(fēng)化石英巖：黃白色，層狀結(jié)構(gòu)，層理和節(jié)理裂隙較發(fā)育，礦物主要為石英，巖芯呈短柱狀。該層僅于ZD-xj-b16、ZD-xj-b32孔揭露，揭露層頂高程-11.32-5.41m,層頂埋深12.0014.80m。巖石質(zhì)量等級為IV級。中生代燕山期輝綠巖（Bn）2強風(fēng)化輝綠巖

6、（BM灰褐-灰綠色，碎裂結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖芯呈塊狀、碎塊狀。揭露層厚2.0010.20m,層底高程-5.941.44m。巖體破碎，巖體基本質(zhì)量等級V級。3中風(fēng)化輝綠巖（BM輝綠色，塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，錘擊易碎。揭露層頂高程-5.943.30m,層頂埋深7.8017.50m。巖體較破碎，局部較完整，巖體基本質(zhì)量等級IV級。碎裂巖?2強風(fēng)化碎裂巖：黃褐-灰黑色，碎裂狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙極發(fā)育，原巖為鈣質(zhì)板巖，巖芯呈碎屑狀、碎片狀，巖質(zhì)較軟弱，局部夾石英脈。該層僅于ZD-JTDX-12孔揭露，揭露層厚4.60m,層底高程-4.68m。巖體破碎，巖體基本質(zhì)量等級V級。?3中

7、風(fēng)化碎裂巖：灰色，灰褐色，巖體受動力地質(zhì)作用影響強烈，巖體劈理發(fā)育，原巖為鈣質(zhì)板巖，巖體微型褶皺極發(fā)育，為碎裂膠結(jié)狀，局部夾石英脈，巖芯呈塊狀、短柱狀。該層僅于ZD-xj-42>ZD-xj-44孔揭露，層頂高程-13.40-13.08m,層頂埋深17.0017.30m。巖體破碎，巖體基本質(zhì)量等級V級。3、各巖土層的富水性及滲透系數(shù)1素填土具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=5.0m/d;6卵石具強透水性，建議取滲透系數(shù)k=60m/d;3卵石具強透水性，建議取滲透系數(shù)k=40m/d;?5全風(fēng)化鈣質(zhì)板巖具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=2m/d;?6強風(fēng)化鈣質(zhì)板巖具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=5

8、m/d;?7中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=1m/d;2強風(fēng)化輝綠巖具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=5m/d;3中風(fēng)化輝綠巖具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=1m/d;?2強風(fēng)化碎裂巖具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=5m/d;?3中風(fēng)化碎裂巖具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=3m/d;（16）3中風(fēng)化石英巖具中等透水性，建議取滲透系數(shù)k=2m/d;4、洞身經(jīng)過地段的圍巖級別（右線）隧道洞身經(jīng)過地段的圍巖級別里程拱頂、邊墻及隧底圍巖名稱地層主要特征圍巖級別拱頂邊墻隧底綜合右CK16+637.90右CK16+840.00拱頂：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖邊墻：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖隧底：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖巖體較完

9、整IVIVIVIV右CK16+840.00右CK16+970.00拱頂：強風(fēng)化鈣質(zhì)板巖邊墻：強風(fēng)化鈣質(zhì)板巖、中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖隧底：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖巖體較破碎，局部較完整VIVVIVV右CK16+970.00右CK18+440.00拱頂：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖、中風(fēng)化石英巖、中風(fēng)化碎裂巖、中風(fēng)化輝綠巖邊墻：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖、中風(fēng)化輝綠巖隧底：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖、中風(fēng)化輝綠巖巖體較完整IVIVIVIV（左線）隧道洞身經(jīng)過地段的圍巖級別里程拱頂、邊墻及隧底圍巖名稱地層主要特征圍巖級別拱頂邊墻隧底綜合右CK16+637.90右頂墻底拱邊隧中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖巖體較完整IVIVIVIV里程拱頂、邊墻

10、及隧底圍巖名稱地層主要特征圍巖級別拱頂邊墻隧底綜合CK16+840.00右CK16+840.00右CK16+970.00拱頂：強風(fēng)化鈣質(zhì)板巖邊墻：強風(fēng)化鈣質(zhì)板巖、中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖隧底：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖巖體較破碎，局部較完整VIVVIVV右CK16+970.00右CK18+440.00拱頂：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖、中風(fēng)化石英巖、中風(fēng)化碎裂巖、中風(fēng)化輝綠巖邊墻：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖、中風(fēng)化輝綠巖隧底：中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖、中風(fēng)化輝綠巖巖體較完整IVIVIVIV二、同步注漿的目的與原理1、同步注漿的目的由于盾構(gòu)主機的外徑6260mm大于管片的直徑6000mm,當(dāng)盾構(gòu)機外殼脫離管片后，管片與天然土體之間將存在一定的建筑空隙，

11、這種空隙的存在，將導(dǎo)致以下不利后果： 天然土體坍塌從而引起地面下沉。 空隙積水增大管片間漏水的可能性。管片在千斤頂作用下由于缺乏約束而變形錯位。隧道在硬巖段上浮。在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，采用同步注漿，及時填充建筑空隙，盡可能的減少隧道上浮和對地面的影響，同時作為管片外防水和結(jié)構(gòu)加強層。2、同步注漿的原理同步注漿的基本原理就是將有具有長期穩(wěn)定性及流動性，并能保證適當(dāng)初凝時間的漿液（流體），通過壓力泵注入管片背后的建筑空隙，漿液在壓力和自重作用下流向空隙各個部分并在一定時間凝固,從而達(dá)到充填空隙，阻止土體塌落、隧道上浮等。、同步注漿材料選用、參數(shù)設(shè)置與注漿工藝1、注漿材料及配比設(shè)計注漿材料采用水泥砂漿作

12、為同步注漿材料，該漿材具有結(jié)石率高、結(jié)石體強度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特點。水泥采用42.5抗硫酸鹽水泥，以提高注漿結(jié)石體的耐腐蝕性，使管片處在耐腐蝕注漿結(jié)石體的包裹，減弱地下水對管片混凝土的腐蝕。漿液配比及主要物理力學(xué)指標(biāo)根據(jù)盾構(gòu)施工經(jīng)驗，同步注漿擬采用的配比詳見下表。在施工中，根據(jù)地層條件、地下水情況及周邊條件等，通過現(xiàn)場試驗優(yōu)化確定。同步注漿漿液的主要物理力學(xué)性能應(yīng)滿足下列指標(biāo)：同步注漿材料配比和性能指標(biāo)表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨潤土（kg）砂（kg）水（kg）外加劑801403812416050710934460470按需要根據(jù)試驗加入A、膠凝時間：一般為310h,根據(jù)地層

13、條件和掘進(jìn)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(jìn)一步調(diào)整配比和加入早強劑，進(jìn)一步縮短膠凝時間。B、固結(jié)體強度：一天不小于0.2MPa,28天不小于2.5MPa。C、漿液結(jié)石率:>95%,即固結(jié)收縮率<5%。D、漿液稠度：812cm。E、漿液1I定性：傾析率（靜置沉淀后上浮水體積與總體積之比）小于5%2、同步注漿主要技術(shù)參數(shù)注漿壓力注漿壓力略大于該地層位置的靜止水土壓力，同時避免漿液進(jìn)入盾構(gòu)機的土倉中最初的注漿壓力是根據(jù)理論靜止水土壓力確定的，在實際掘進(jìn)中將不斷優(yōu)化。如果注漿壓力過大，會導(dǎo)致地面隆起和管

14、片變形，還易漏漿。如果注漿壓力過小，則漿液填充速度趕不上空隙形成速度，又會引起地面沉陷。一般而言，注漿壓力取1.11.2倍的靜止水土壓力，最大不超過3.04.0bar。由于從盾尾圓周上的四個點同時注漿，考慮到水土壓力的差別和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各點的注漿壓力將不同，并保持合適的壓差，以達(dá)到最佳效果。在最初的壓力設(shè)定時，下部每孔的壓力比上部每孔的壓力略大0.51.0bar。注漿量根據(jù)刀盤開挖直徑和管片外徑，可以按下式計算出一環(huán)管片的注漿量。V=兀/4XKXLX(D2-D22)式中：V一環(huán)注漿量(m3)L環(huán)范(m)D1開挖直徑(m)D2管片外徑(m)K擴大系數(shù)取1.52代入相關(guān)數(shù)據(jù)，可

15、得：V=兀/4X(1.52)X1.2X(39.4-36)=4.86.4m3/環(huán)根據(jù)上面經(jīng)驗公式計算，注漿量取環(huán)形間隙理論體積的1.52倍，則每環(huán)(1.2m)注漿量Q=4.86.4m3。注漿時間和速度在不同的地層中根據(jù)需不同凝結(jié)時間的漿液及掘進(jìn)速度來具體控制注漿時間的長短。做到“掘進(jìn)、注漿同步，不注漿、不掘進(jìn)”，通過控制同步注漿壓力和注漿量雙重標(biāo)準(zhǔn)來確定注漿時間。注漿量和注漿壓力達(dá)到設(shè)定值后才停止注漿，否則仍需補漿。同步注漿速度與掘進(jìn)速度匹配，按盾構(gòu)完成一環(huán)掘進(jìn)的時間完成當(dāng)環(huán)注漿量來確定其平均注漿速度。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及注漿效果檢查采用注漿壓力和注漿量雙指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定值，注漿量達(dá)

16、到設(shè)計值的85%以上時，即可認(rèn)為達(dá)到了質(zhì)量要求。注漿效果檢查主要采用分析法，即根據(jù)壓力-注漿量-時間曲線，結(jié)合管片、地表及周圍建筑物量測結(jié)果進(jìn)行綜合評價。對拱頂部分采用超聲波探測法通過頻譜分析進(jìn)行檢查，對未滿足要求的部位，進(jìn)行補充注漿。3、同步注漿工藝和方法數(shù)據(jù)采集與管理、計劃圖表一-注漿工況分析不正常漿液運輸清洗設(shè)備與管路|注漿效果檢查|調(diào)整控制方式與參數(shù)信息反饋廠綜合評價e堊主采取補充注漿措施下環(huán)注漿同步注漿工藝流程示意圖壁后注漿裝置由注漿泵、清洗泵、儲漿槽、管路、閥件等組成，安裝在第一節(jié)臺車上。當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)時，注漿泵將儲漿槽中的漿液泵出，通過四條獨立的輸漿管道，通到盾尾殼體的4根同步注漿管

17、，對管片外表面的環(huán)行空隙中進(jìn)行同步注漿，在每條輸漿管道上都有一個壓力傳感器，在每個注漿點都有監(jiān)控設(shè)備監(jiān)視每環(huán)的注漿量和注漿壓力；而且每條注漿管道上設(shè)有兩個調(diào)整閥，當(dāng)壓力達(dá)到最大時，其中一個閥就會使注漿泵關(guān)閉，而當(dāng)壓力達(dá)到最小時，另外一個閥就會使注漿泵打開，繼續(xù)注漿。盾尾密封采用三道鋼絲刷加注盾尾油脂密封，確保周邊地基的土砂和地下水、襯背注漿材料、開挖面的水和泥土從外殼表面和管片外周部之間縫隙不會流入盾構(gòu)里，確保壁后注漿的順利進(jìn)行。同步注漿示意圖注漿量和注漿壓力的大小可以實現(xiàn)自動控制和手動控制，手動控制可對每條管道進(jìn)行單個控制，而自動控制可實現(xiàn)對所有管道的同時控制。4、同步注漿的注意事項在開工前

18、制定詳細(xì)的注漿作業(yè)指導(dǎo)書，并進(jìn)行詳細(xì)的漿材配比試驗，選定合適的注漿材料及漿液配比。制訂詳細(xì)的注漿施工設(shè)計和工藝流程及注漿質(zhì)量控制程序，嚴(yán)格按要施注漿、檢查、記錄、分析，及時做出P（注漿壓力）Q（注漿量）t（時間）曲線，分析注漿速度與掘進(jìn)速度的關(guān)系，評價注漿效果，反饋指導(dǎo)下次注漿。成立專業(yè)注漿作業(yè)組，由富有經(jīng)驗的注漿工程師負(fù)責(zé)現(xiàn)場注漿技術(shù)和管理工作。根據(jù)洞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(jìn)行信息反饋，修正注漿參數(shù)和施工工藝，發(fā)現(xiàn)情況及時解決。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(jìn)行清洗，保證注漿作業(yè)順利連續(xù)不中斷進(jìn)行。每環(huán)掘進(jìn)之前，都要確認(rèn)注漿系統(tǒng)的工作狀態(tài)

19、處于正常，并且漿液儲量足夠，掘進(jìn)中一旦注漿系統(tǒng)出現(xiàn)故障，立即停止掘進(jìn)進(jìn)行檢查和修理。四、二次注漿1、二次注漿的目的完全填充管片背面空腔控制地面沉降同步背后注漿結(jié)束后，漿液在凝固的過程中會有1.4%左右的體積收縮，還有因漿液發(fā)生流失，在管片背面會形成空腔。由于空腔的存在，此處地層易發(fā)生坍塌變形，隨圍巖松動圍擴大，會引起地面沉降、隧道上浮。用二次注漿及時填充管片背面的空腔，使地層沒有發(fā)生變形的空間，有效地控制地面下沉、隧道上浮。2、防水、堵漏提高隧道抗?jié)B能力盾構(gòu)隧道成形之后，由于同步注漿不飽滿或因漿液凝固體積收縮，管片背面形成空腔，在富水層里，地下水會在此匯集形成水囊，如果管片止水條松動或止水條處

20、混凝土開裂掉塊，形成滲水通道。水囊里的水就會從滲水通道進(jìn)入隧道，即造成隧道滲水。通過二次注漿，用漿液完全填充空隙，把水囊縮小或消滅，使管片背面的空隙水壓減小，可有效控制滲水，達(dá)到防水目的。3、二次注漿漿液配比與施工方法二次注單液漿的水灰比取1：1或1：1.2。二次注雙液漿配比必須適應(yīng)注漿目的和注漿條件。根據(jù)水泥和水玻璃性能來確定雙液漿配比。水玻璃的用量由注漿中需要漿液初凝的時間確定，在二次注漿前將進(jìn)行漿液配比試驗。二次注漿控制地面沉降施工方法根據(jù)本標(biāo)段地層情況，擬采用雙液漿注漿。雙液漿注漿時，注漿壓力控制在2.5bar以，在硬巖里控制沉降，建立止?jié){帷幕，用水灰比1：1.2的水泥漿液把雙液漿的凝

21、固時間調(diào)整到2023s,止?jié){帷幕建好后，停止10min后，開始用凝固時間比較慢（凝固時間在35min）的液漿填充滿止?jié){帷幕中間的空隙，注漿壓力控制在2.5bar以，當(dāng)注漿壓力大于2.5bar時停止注漿。注完漿后封孔，封孔時漿液凝固時間調(diào)整到15s,注完50kg水泥，關(guān)掉注漿泵。二次注漿控制管片上浮方法由于本標(biāo)段基本處于全斷面硬巖地層中，管片上浮發(fā)生的幾率非常大；因此，采取措施讓管片和頂部的圍巖很快連成一個整體，利用圍巖的約束力來有效控制管片上浮是解決的有效途徑。用二次注雙液漿可在管片與圍巖之間形成結(jié)塊，在同步注漿的漿液未凝固之前，雙液漿凝固的結(jié)塊鑲嵌在管片和圍巖之間，已達(dá)到控制管片的上浮的目的。雙液漿選用水泥漿和水玻璃，二次注漿的壓力控制在2.5bar以，漿液凝固時間調(diào)整在20s左右。用二次注漿防水、堵漏方法根據(jù)隧道里漏水情況選擇合適的漿液和注漿壓力，漿液凝固時間一般控制在60120s;用水灰比1：1的水泥漿，注漿壓力控制在2.5bar以。五、安全保證措施1、建立健全各種崗位責(zé)任制，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場交接制度。2、注漿泵及高壓管路必須試運轉(zhuǎn)