盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)控制的新材料新工法

1、盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)控制的新材料新工法 克泥效 速凝效 雙液注漿福建中天交通工程技術(shù)服務(wù)有限公司 龍璇 錄1、盾構(gòu)法施工形成沉降的五個(gè)階段原因2、一、二階段沉降的解決方案（速凝效工法）3、第三階段沉降的解決方案（克泥效工法）4、四、五階段沉降的解決方案（同步雙液注漿）5、 克泥效工法的其他應(yīng)用1 盾構(gòu)法施工形成沉降的五個(gè)階段原因2 第一、二階段沉降的解決方案 第一、二階段的沉降控制主要為盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中對(duì)土倉（泥水）壓力的控制，做好渣土改良，并嚴(yán)格控制出渣量。 同步監(jiān)測刀盤正上方及前方的地面沉降或隆起量，調(diào)整切口水壓及出土量以達(dá)到第二階段的零沉降，個(gè)別的情況隆起的危害要大于地

2、面下沉所帶來的危害。關(guān)于渣土改良材料的選擇對(duì)象土層特征問題點(diǎn)黏土膨潤土砂層砂石層一般添加材不適用于水壓大大塊砂石層設(shè)備大型需要占用大量空間泡沫砂石層 砂層粘土層刀盤扭矩小排土狀況良好不適用于水壓大大塊砂石層高分子含粘土的巖石層砂石層 砂層與粘土反應(yīng)促進(jìn)挖掘土的塑性流動(dòng)性對(duì)土層中不含粘土成分的話達(dá)不到期望效果象復(fù)合型不含粘土的巖石層 砂石層 砂層適用于水壓大大塊砂石層粘土+泡沫粘土+高分子設(shè)備大型復(fù)雜TAC through中文名：速凝效公司名 ：株式會(huì)社特固名 稱 ：through外観 ：乳白色液體P H 值：6.8（中性）比重 ：.06包裝標(biāo)準(zhǔn) ：/罐 or 1噸/箱through溶液1kg/

3、m（粘性與水相當(dāng)）through原液速凝效的作用地下水壓土體中粗大顆粒土體中細(xì)小顆粒渣土改良材料膨潤土漿液泡沫速凝效溶液凝聚効果含有一定粘土的砂層與速凝效挖掘土量15%的泡沫添加挖掘土量15%的速凝效溶液注入（濃度1kg/m3）速凝效溶液與砂層中的粘土成分反應(yīng)，使沙子全體具有一定可塑性，達(dá)到順利排土。砂石層較為分散含有大顆粒添加速凝效溶液后具有可塑性流動(dòng)性砂石層與速凝效不含粘土成分的砂石層與速凝效添加30%膨潤土添加劑不含粘土的砂礫土砂石與添加劑無法融合不含粘土成分的砂石層與速凝效膨潤土速凝效溶液（濃度0.3kg/m3)原本松散的砂石有被凝結(jié)在一起的感覺，手感較軟速凝效的其他應(yīng)用事例 應(yīng)對(duì)噴涌

4、速凝效原液減少盾構(gòu)機(jī)推力速凝效與膨潤土混合注入添加速凝效后的出土效果螺旋機(jī)的出土如泥團(tuán)般柔軟，皮帶上不掉落土渣。不容易粘附在皮帶上速凝效注入設(shè)備速凝效溶液箱容積為加泥箱容積的1/10壓力表流量計(jì)注入泵速度為加泥泵的速度的1/10軟管泵螺桿泵活塞泵 間隙處注入克泥效 盾構(gòu)機(jī)在設(shè)計(jì)與制造時(shí)，刀盤都會(huì)大于盾體。由此，在掘井過程中，開挖面會(huì)與盾體形成大約30mm40mm的間隙。而這間隙也造成了頭疼的幾個(gè)問題：施工中沉降反應(yīng)較快的情況下，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中產(chǎn)生間隙，在同步注漿還為到達(dá)之前，上方土體應(yīng)力釋放的作用西下沉填補(bǔ)間隙，直接造成地表沉降。同部主將壓力或者注漿量過大產(chǎn)生竄漿現(xiàn)象，影響盾構(gòu)推力以及姿態(tài)，

5、并且同步注漿與土倉（泥水倉）壓力無法單一控制，嚴(yán)重影響施工。3 第三階段沉降的解決方案（克泥效工法）盾構(gòu)機(jī)殼體外材料填充的選擇應(yīng)具備以下功能：1.泵送性2.有良好的支撐力3.具有良好的填充效果4.具有一定的擋 水效果5.低強(qiáng)度2022/9/5 徑向孔的重要性克泥效成分以及配比參數(shù) 克泥效是由合成鈣基黏土礦物、纖維素衍生劑、膠體穩(wěn)定劑和分散劑構(gòu)成的粉劑?？四嘈Чしㄊ菍⒏邼舛鹊哪嗨牧吓c塑強(qiáng)調(diào)整劑(即水玻璃)兩種液體分別以配管泵送到指定位置，再將此兩種液體以適當(dāng)比例混合，再通過徑向孔注入，泥水材料與水玻璃在盾構(gòu)機(jī)殼體外膠結(jié)成一種可塑狀黏土，填補(bǔ)開挖直徑與盾體直徑之間間隙的一種新型工法?；旌虾蟮牧鲃?dòng)

6、塑性膠化體不易受水稀釋，且其黏性強(qiáng)度也不隨時(shí)間而變化?？四嘈?8克泥效溶液配比400kg/m水玻璃40 Be膠結(jié)后克泥效與水玻璃混合后28天后效果克泥效工法 黏土性的泥水材料與水玻璃的混合劑兩液混合后即刻產(chǎn)生塑性狀態(tài)的變化。 雙液型注入材料 不會(huì)硬化的可塑性黏土 (可以進(jìn)行軟硬調(diào)整)20黏度 (混合后)凝結(jié)時(shí)間300 dPa.s300500 dPa.s 采用黏度計(jì)（高粘度用）VT-04 黏度參數(shù)比較：西紅柿醬18dPas、蛋黃醬80dPas 牙膏300dPas、發(fā)蠟450dPas4.5秒開始膠結(jié)第三階段的沉降控制 進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)源提前十環(huán)開始，通過從盾構(gòu)機(jī)中盾位置的徑向孔處同步注入克泥效，及時(shí)填充盾

7、構(gòu)施工過程中由于刀盤超挖造成的盾體與土體之間的空隙，具體施工中要根據(jù)盾構(gòu)機(jī)正上方地面的沉降量及時(shí)調(diào)整。克泥效的注入點(diǎn)在11點(diǎn)到1點(diǎn)鐘位置，由于克泥效良好的流動(dòng)性，小盾構(gòu)僅需注單點(diǎn)注入即可，大盾構(gòu)則需兩點(diǎn)交替注入。在克泥效的注入過程中，會(huì)向盾體四周的土層中滲透一部分克泥效，從而形成了泥膜，有效的減少同步注漿的漿液向土層中滲透量。克泥效注入位置與混合效果克泥效設(shè)備變頻器控制盤流量計(jì)壓力表壓力傳感器 克泥效泵水玻璃泵 攪拌機(jī)及儲(chǔ)槽控制盤克泥效在施工沉降控制中的作用 其一：為同步注入及時(shí)填充掘進(jìn)開挖面所產(chǎn)生的間隙，直接減少第三階段沉降量。其二：滲透進(jìn)土體，在開挖表面形成泥膜，保護(hù)同步注漿質(zhì)量，輔助控制

8、第四階段沉降。洪積黏土層洪積砂層減低推力的效果（OD 6500mm，曲線 R=30M）于洪積層中的降低推力效果顯著26 中鐵四局沈陽地鐵10號(hào)線14標(biāo)“井岡山1號(hào)”盾構(gòu)機(jī)，首次采用克泥效工法順利下穿通過愛群小區(qū)高樓，確保百人居民樓房和百米臨街商鋪安然無恙。 從1224米開始到1302米結(jié)束，通過專業(yè)的變頻器設(shè)備向盾體與地層的空隙注入特殊的高強(qiáng)度塑性材料克泥效，該材料具有永不凝固，有一定承載能力的特性，克泥效工法不會(huì)因材料凝固而卡主盾體，還能有效填充掘進(jìn)產(chǎn)生的空隙，起到支撐上方土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在盾構(gòu)機(jī)中盾上方十一點(diǎn)和一點(diǎn)鐘方向一邊掘進(jìn)一邊交替注入填充空隙；并在地面設(shè)置多處沉降和房屋位移觀測點(diǎn)。通過

9、6天的克泥效工法施工有效的控制了“井岡山1號(hào)”盾構(gòu)機(jī)通過愛群小區(qū)高樓時(shí)上方土體和結(jié)構(gòu)的下沉量。案例一：附：沉降數(shù)據(jù)檢測表未使用克泥效使用克泥效 案例二、穿越臺(tái)灣桃園機(jī)場跑道，地表沉降圖表(OD 6,240mm。覆土深25M、卵礫石層，水位GL:-8M） 位于江蘇常熟的蘇（蘇州）通（南通）GIL（氣體絕緣金屬封閉輸電線路）綜合管廊長江隧道工程施工進(jìn)展順利。據(jù)介紹，蘇通GIL綜合管廊長江隧道工程全長5468.5米，盾構(gòu)機(jī)開挖直徑12.07米，隧道最大埋深79.8米。使用克泥效工法安全穿越長江大堤，并全線使用克泥效隔絕有害氣體案例三：4.四、五階段沉降的解決方案（同步雙液注漿）第四階段沉降控制： 同

10、步注入灌漿材料，根據(jù)地面的沉降情況，及時(shí)調(diào)整注漿壓力和注漿量，由于事前已經(jīng)有克泥效在土體中形成了一層泥膜，一定程度上會(huì)減少同步的注漿量。 特殊的地層，選擇的盾構(gòu)機(jī)能夠具備雙液注漿的能力則對(duì)于地面沉降的控制更加有效。第五階段的沉降控制： 根據(jù)地面的沉降情況，及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)漿。2022/9/5雙液型同步注漿工法的特性ABA+BMixing解決第四第五階段沉降TAC雙液漿A液漿：水泥 納基膨潤土 添加劑B液：水玻璃AB液體積比：10：1雙液漿配比TAC注漿管（前端混合型）混合部位很短的注入管，是很難堵塞。TAC注漿管-很難堵塞與維修容易的新型注入管（前端混合方式的注入管）雙液型同步注漿工法的施工方法

11、注入位置注入時(shí)機(jī)同步注入同時(shí)注漿管（大多采用自動(dòng)注入系統(tǒng)）掘進(jìn)時(shí)同時(shí)注入管片注入管片注入孔（大多采用手動(dòng)注入系統(tǒng)）掘進(jìn)后稍微延遲注入同步注入方式管片注入方式注入的效果因注入的方式與場所有所不同同步注入方式效果較好完整的雙液注漿系統(tǒng)注入口地面設(shè)備注漿設(shè)備閥門組同歩注漿管自動(dòng)控制盤管片注入既可同步單液也可同步雙液注漿的E-TAC工法加泥注入系統(tǒng)高分子注入系統(tǒng)泡沫注入系統(tǒng)土壓保持系統(tǒng)盾構(gòu)周圍注入系統(tǒng)克泥效注入系統(tǒng)注漿系統(tǒng)雙液注漿系統(tǒng)同步注漿管補(bǔ)漿系統(tǒng)膨潤土材料高分子材料泡沫材料材料開發(fā)以及施工指導(dǎo)減磨材料開發(fā)以及施工指導(dǎo)膨潤土材料雙液注漿材料以及 施工指導(dǎo) 總結(jié) 盾構(gòu)施工的沉降控制是一個(gè)系統(tǒng)的工程，

12、為了爭取做到在盾構(gòu)施工過程中達(dá)到零沉降的要求，必須要針對(duì)盾構(gòu)施工過程中沉降的5個(gè)階段分別進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的管控才能達(dá)到施工的預(yù)期目標(biāo)。5.克泥效工法其他應(yīng)用介紹 洞門圈內(nèi)填充克泥效土壓平衡盾構(gòu)機(jī)于土倉內(nèi)填充克泥效（這是讓始發(fā)的同時(shí)產(chǎn)生土壓） 1、盾構(gòu)機(jī)始發(fā)天津5、6號(hào)線始發(fā)案例徐州某項(xiàng)目始發(fā)風(fēng)險(xiǎn)天津5.6號(hào)線克泥效保壓始發(fā) 2、盾構(gòu)機(jī)長期停止時(shí)的土壓保持在土壓平衡盾構(gòu)工法中，保持挖掘面土壓是非常重要的。盾構(gòu)機(jī)的掘削一旦停止， 土壓平衡工法中的土壓保持就無法像泥水加壓工法般容易。此時(shí)，會(huì)考慮使土倉土壓跟加泥泵來進(jìn)行連動(dòng)以保持所需的正常泥土壓。在軟弱地盤，加泥材料會(huì)有超量注入發(fā)生的可能性，這是由于挖掘面的

13、前方的土質(zhì)松軟所造成的。此時(shí)，為了達(dá)到土倉內(nèi)的土砂改良以及改善挖掘面前面松軟土質(zhì)的目的，可將克泥效注入土倉內(nèi) ，并啟動(dòng)切削刀頭回轉(zhuǎn)，進(jìn)行土砂攪拌，這將能夠有效地實(shí)現(xiàn)土壓的保持。有的施工現(xiàn)場在盾構(gòu)掘削停工之前，會(huì)自靠近螺旋機(jī)位置的注入口處或土倉的注入口處注入克泥效，這樣做除了可以讓土倉內(nèi)部獲得完全的填充外，也能確保再掘削時(shí)施工的順利進(jìn)行。注入克泥效的原因在于：當(dāng)盾構(gòu)處于停工階段，螺旋機(jī)閘門處會(huì)出現(xiàn)少量漏水，土砂會(huì)逐漸沉淀后推積在土倉的下半部，一旦遇到挖掘面的崩壞或再度挖掘時(shí)，會(huì)造成切削刀或螺旋機(jī)的扭矩過負(fù)荷的。若使用克泥效進(jìn)行填充，將能很好地提升施工性。 3、盾構(gòu)機(jī)姿勢控制 在軟弱地層或由于盾構(gòu)

14、機(jī)的長度或重量不平衡而導(dǎo)致栽頭向下，在此情形下，若是勉強(qiáng)揚(yáng)起機(jī)頭角度的話反而會(huì)導(dǎo)致地盤下沉更大。在通常情況下，盾構(gòu)機(jī)會(huì)根據(jù)所選定的千斤頂來控制姿勢并進(jìn)行掘削?？墒?，有時(shí)因周邊地盤松軟或盾構(gòu)機(jī)機(jī)器自重的關(guān)系，使得盾構(gòu)機(jī)頭部發(fā)生叩頭的狀況，遇到這種情況，即使操作千斤頂或使用鉸接裝置，控制也相當(dāng)困難。此時(shí)，可用高黏性的克泥效從盾構(gòu)機(jī)下方注入的同時(shí)用下半部千斤頂進(jìn)行掘削，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)約 作半環(huán)長度的掘削時(shí)，姿勢就能調(diào)整回來。 4、盾構(gòu)機(jī)到達(dá)時(shí)的止水出洞洞口CJG土體改良克泥效在到達(dá)前方的加固區(qū)前，盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入之前，一邊向四周注入克泥效一邊挖掘。用克泥效填充因外周刀頭挖掘而造成的盾構(gòu)機(jī)外周空隙，從而提高止水

15、性。盾構(gòu)機(jī)的出洞是極其慎重的工程?？四嘈ё鳛闈櫥牧鲜苟軜?gòu)機(jī)可以在不松動(dòng)周邊地層的情況下推出。盾構(gòu)機(jī)后方的注漿注入是很重要的工作項(xiàng)目。挖掘中需要同時(shí)注入。克泥效注漿 5、盾構(gòu)機(jī)空洞填充及防止噴涌水量過多時(shí)添加可以防止噴涌克泥效空洞過大時(shí)添加可以防止下陷克泥效 土壓平衡盾構(gòu)的工事中，在沉泥、黏土成份含量極少的砂礫層中經(jīng)常會(huì)發(fā)生噴涌現(xiàn)象。 為了應(yīng)對(duì)這樣的情形，施工中添加高濃度、高黏性的加泥材是非常必要的。但普通的高黏度的加泥材料很難被攪拌，也很難被運(yùn)送較長的距離，所以實(shí)際上很難得到有效利用。此時(shí)克泥效做為有助于長距離運(yùn)送并只在徑向孔注入前才混合的高黏度加泥材料， 在任何情況下都能使用，從而克服噴涌

16、狀況。 6、克泥效協(xié)助換刀的應(yīng)用（常壓）1) 在地面加固體外設(shè)降水井降水2）對(duì)盾尾后方的10環(huán)管片進(jìn)行二次注雙液漿，形成止水環(huán)箍3）通過盾構(gòu)機(jī)徑向孔注入克泥效，對(duì)盾構(gòu)機(jī)殼體周圍進(jìn)行保護(hù)，防止加固 過程中漿液固結(jié)盾體；4）自地面在盾體周圍 設(shè)置2排微型樁，形成封閉的止水帷幕； 5) 在帷幕內(nèi)進(jìn)行wSS后退式注漿，加固盾構(gòu)周圍土體； 6）向土倉內(nèi)注入克泥效進(jìn)行渣土置換7）刀盤后退，加壓注入克泥效8）保壓9）螺旋機(jī)出克泥效，泥膜形成。開倉 克泥效協(xié)助換刀的應(yīng)用（帶壓）1）對(duì)盾尾后方的10環(huán)管片進(jìn)行二次注雙液漿，形成止水環(huán)箍2）盾構(gòu)機(jī)殼體外徑向注漿（克泥效）3）克泥效與水玻璃直接注入土倉（泥水倉），進(jìn)行渣土置換4）盾構(gòu)機(jī)后退，克泥效分級(jí)加壓注入土倉（泥水倉）5）氣換漿，保壓6）進(jìn)倉克泥效材料與水玻璃在土倉混合，大大降低了泥膜形成的時(shí)間周期50 7、盾構(gòu)機(jī)小半徑轉(zhuǎn)彎對(duì)超挖部分的填充 盾構(gòu)機(jī)在小半徑轉(zhuǎn)彎施工時(shí)，為獲取扇形的開挖路徑，在