隧道注壓漿施工

隧道注(壓)漿施工隨著盾構的推進，在管片和土體之間會出現(xiàn)建筑空隙，為了填充這些空隙，就要進行襯砌壁后注漿。向襯砌壁后壓漿是隧道施工的一道工序，以往常常被忽視，實際上在地面有密集建筑物的地區(qū)修建隧道時，它是一道非常重要的工序，并且一定要做好這道工序。襯砌壁后注漿根據注入的時間可分為一邊向前推進，一邊注入形成的建筑空隙的同步注漿和推進后立即注入的即時注漿兩種，同步注漿法在開放型盾構和泥水式盾構施工中采用時，由于注漿材料可能向開挖面的滲透，流動的注漿材料的混入而造成正面泥水壓力的變動和泥水質量的劣化，所以必須采用特別的方法來處理。土壓系列盾構由于在切削刀盤內滯留著切削土，所以不會造成因注漿材料向開挖面滲透引起的麻煩。因此，采用不停地向盾尾密封部位加壓、充填注漿材料的同步注漿施工法的實例也愈來愈多。一、壓漿的作用（一）、防止地表變形盾構直徑大于隧道襯砌外徑，當盾構向前推進，脫出盾尾的襯砌與土層之間形成一環(huán)形間隙，過了一定的時間土層會變形來填充這一空隙，使地表產生沉降，如果用合適的材料及時填充空隙，使地層有了支撐就不易產生沉降變形，所以說壓漿是防止地表變形的有效措施。（二）、減少隧道的沉降量如上所述，管片出盾尾，管片與土體之間產生空隙，使管片下部失去支撐，由于管片的自重，就產生了下沉，這將使原來成環(huán)良好的軸線受到影響，而壓漿后能使管片臥在壓漿的材料上，就好象隧道有了一個墊層，也就防止或減少了隧道的沉降，保證了隧道軸線的質量，滿足工程使用要求。（三）、增加襯砌接縫的防水性能隧道是由預制管片拼裝而成的，所以有眾多的縱、環(huán)向縫隙，而這些縫隙正是防水的薄弱環(huán)節(jié)，設想如果在襯砌外壁均勻地鋪設一定厚度能防水的材料，對提高整條隧道的防水效果是可想而知的，壓漿正起到了這作用。（四）、改善襯砌的受力狀況壓漿后防止了地層變形和地層壓力的增加，漿體便附在襯砌圓環(huán)的外周，使兩者共同變形，從而改善了襯砌的受力狀況。（五）、有利于盾構推進糾偏盾構推進糾偏效果與管片相對位置有較大關系，有時由于管片位置不佳，限制了盾構糾偏運動，對推進糾偏效果不僅無利，同時有可能損傷管片。如果用壓漿的壓力來調整管片與盾構的相對位置，使盾構有一個最佳的糾偏條件，若要使盾構向右糾偏，可選擇右側壓漿使管片外周單側有壓力，迫使襯砌向右移動，靠足左面盾尾部，右側盾尾內襯砌與盾殼之間的間隙加大，盾構向右側糾余量就大了。所以說合理地選擇壓漿位置可有利于盾構推進糾偏，控制盾構的施工軸線，從而保證隧道總體軸線。二、注（壓）漿工藝注漿工藝主要取決于隧道所處地層的土質，在土質條件好、建筑空隙有一定穩(wěn)定時間時，則一般先壓骨料來支護土體及填充空隙，然后注水泥漿，形成一種壓漿工藝。但上海地層屬于軟土層，地下水位高，土質的含水量基本飽和，所以易采用一次注壓漿體材料，以防土體流失。壓漿應隨盾尾后空隙的形成，立即進行壓漿，并保持一定的壓力，壓漿工藝對盾尾密封要求較高，因此，要有一個不易漏漿的盾尾密封裝置，及準備有堵漿的措施、設備和材料等。壓漿量的多少，將直接影響到地表變形量的大小。根據以往的施工經驗，一般壓漿量為理論建筑空隙的150％～250％范圍內，而實際施工應通過監(jiān)測地表變形情況而定。壓漿采用的控制壓力可根據地面建筑物的特點及隧道埋深而定。另外還可采取多次壓漿或增補壓漿，以有效地控制地表變形。（一）、同步注漿管片背面注漿的實施，如能采用注漿材料在土體變形之前、壓入建筑空隙，并可以保持和土體的土壓力相應壓力的注漿方法，是比較理想的。因此，采用不間斷加壓或類似的方法來進行注漿是最佳的方法。為了達到上述目標而開發(fā)研制的注漿裝置就是同步注漿裝置。這種裝置采用了注漿壓力自動控制系統(tǒng)，一面修正單軸螺桿泵的轉速使壓力保持不變，一面通過盾構機上所設的噴嘴或灌漿孔按與掘進長度和速度相應的量，直接向盾尾建筑空隙注漿。另外，通過電磁流量計在監(jiān)測流量的同時進行自動注漿。（二）、聚氨酯注漿1、預制泡沫層注漿施工法預制泡沫注漿施工法就是預先在管片背面粘貼經過特殊處理的軟質聚氨酯泡沫塑料，將這種管片拼裝起來，在盾構推進通過管片環(huán)后的注漿孔注入水玻璃或水泥膨潤土的施工方法。這種聚氨酯泡沫塑料具有適當?shù)膹姸取椥?，以及對注漿材料的滲透性，因而能夠適用于襯砌背面注漿的即時注漿方法，并能充分填滿空隙。聚氨酯泡沫塑料被壓縮在外層擋板內，可作為盾尾密封材料和注漿填塞器起到防止土體塌落和注漿材料滲入的作用。當管片通過外層擋板時即恢復原狀，在接縫處保持一定的厚度，因此也能起到防止土體發(fā)生塌落的作用。另外，因聚氨酯泡沫塑料是一種親水性材料，加上注漿材料的滲透性好，所以兩者可化為一體，具有形成一個完整的背襯層的特點。2、空隙處發(fā)泡注漿施工法空隙處發(fā)泡注漿施工法使用的注漿后發(fā)泡的材料是硬質聚氨酯泡沫塑料。這種施工法在空隙處將主劑和發(fā)泡劑兩種溶液混合起來，在空隙內發(fā)泡。該法泡注漿法大致可分為以下兩類：(1)分割注漿法分割注漿法是在盾構推進后產生的盾尾空隙內，按一定間隔用發(fā)泡后材料形成背襯層，然后在這些隔墻之間注入比較廉價的注漿材料，達到充分充填目的。(2)反力壓漿法反力壓漿法就是在盾構進行曲線施工時產生的超挖部分及早地充填“現(xiàn)制泡沫”，形成一個有強度的背襯層，用以防止盾構推進后出現(xiàn)建成隧道的縱向變形等情況的施工方法。同時，在超挖量較大的部位也可以將“硬化泡沫”同輕骨料配合使用?？障短幇l(fā)泡注漿施工法的特點如下：a、由于材料具有速硬性，且表面的張力較大，所以能提前形成背襯層并達到穩(wěn)定，不向地層內擴散和滲透，能夠用最少限度的量和時間完成注漿；b、發(fā)泡體是由獨立氣泡構成的，止水性好，防振效果也相當出色；因是速硬性材料，能夠向盾尾后的空隙內實施即時注漿。同時，不存在重新溶解的危險，所以沒有公害上的問題。三、壓漿材料（一）、原材料1、黃砂—漿體中的骨料；2、水泥—膠結劑；3、石灰膏—增加漿體的潤滑性；4、粘土漿—可用膨潤土或原狀土拌制，作為填充料；5、粉煤灰—填充料；6、水玻璃—凝結劑。（二）、材料的要求上面介紹了壓漿的常用原材料，實際上壓漿的材料遠遠不止這些，但作為壓漿用的材料應能符合壓漿工藝所需，總而言之，選擇后的材料拌制成漿體要滿足下列要求：1、和易性要好。要易攪拌，易壓送，在運輸過程中能保持不離析、不沉淀，要具有能填補空隙的流動性；2、凝結時間要合適。對壓漿來說，壓出的漿體凝結時間是指初凝與終凝的時間，從盾構施工要求，初凝要快，終凝要慢，即要求壓出的漿體在較長時間內應具有塑性，這樣可防止破壞盾尾密封裝置，這是凝結時間的一個概念；另一個要求是初凝時間要快，這樣壓出去的漿體在短時間內達到初凝，使?jié){體不易流失可保證壓漿質量；3、要有一定的強度。壓漿的作用之一是支護地層，不使地層產生沉降變形，所以要求漿體在凝固前有一定的早期強度而凝固后的強度要略高于原狀土；4、收縮率要小。漿體凝固時產生的體積收縮要小，其目的也是為了減少地表變形；5、材料來源要充足，價格要低廉，要盡可能地利用工業(yè)廢料。(三)、配合比可根據所處土質、施工環(huán)境選擇使用，有時還要結合大量的實驗室試驗，按照試驗數(shù)據來確定準確的配合比。以下所列的注漿材料配合比：1、壓漿材料配合比(體積比)序號石灰膏粘土磨細粉煤灰黃砂原狀粉煤灰水玻璃111～23～44～50.04～0..08214～54～5310.62.620.1225注：一般情況不宜采用，只有在條件限制時采用。2、普通砂漿類材料配合比(每m3重量比，單位：kg)序號水泥粉煤灰膨潤土黃砂混合材料水12501401200401219146920572316311183663524250150100133023003、加氣砂漿類材料配合比(每m3重量比，單位：kg)水泥粘土砂凝結劑發(fā)泡劑水2402401002.43254、速凝砂漿類材料配合比(每m3重量比，單位：kg)A液(00.5m33)B液液(00.5m33)水泥膨潤土水硅酸鈉水25012～132502504362505、上海地鐵常用的惰性漿液配合比(重量比)黃砂膨潤土粉煤灰水32%11%30%27%四、壓漿方法和設備壓漿設備分兩個系統(tǒng)：地面拌漿或工作面拌漿和隧道內的壓漿。（一）、地面拌漿或工作面拌漿一般隧道施工在地面設有拌漿站，主要用來堆放原材料，配制、拌和漿體，主要設備有：1、拌漿機，一般用強制式灰漿拌和機；2、材料起吊輸送設備，如電動葫蘆、斗車、運輸車輛；3、氣壓式壓漿裝置，用罐式氣壓壓漿機壓注豆粒砂或輕骨料。4、漿體質量測定儀器、稠度儀；5、磅秤。工作面拌漿是將以上儀器、設備安置在車架上，將所用的原材料陸續(xù)運入車架上的儲存筒或直接進行拌漿，考慮到隧道的空間比較小，所以這種方法一般用在注漿量較少的后期補壓漿或局部壓漿時采用。（二）壓漿設備由壓漿泵、軟管、連接管片壓漿孔的旋塞式漿嘴、管路接頭、閥門等組成。用于隧道襯砌背后注漿的注漿泵，有往復式活塞泵、柱塞泵、單軸螺桿泵和擠壓泵等，其特點分別如下：1、往復式活塞泵(1)最具有通用性；(2)可適用于普通砂漿和沖氣砂漿的長距離壓送；(3)雙液泵主要用于化學注漿。2、柱塞泵(1)高壓注漿；(2)由