注浆和二次注浆修改(1)

曹妃甸工业区1号路跨纳潮河综合管廊工程 注浆方案目录一. 工程概况1二. 衬砌背后注浆的目的1三. 衬砌背后注浆的方式和定义2四. 同步注浆2五. 二次注浆11六. 质量控制12七. 安全措施及文明施工13中铁十五局集团有限公司一. 工程概况工程在纳潮河南、北两岸各布置1个工作站，采用2根DN5500的盾构管道，建设2条廊道，长1046.422m。本工程从纳潮河南岸始发，向北掘进途经纳潮河，从纳潮河下穿过到达纳潮河北岸出洞。里程范围为：左线起至位置为ZK0+000.000ZK1+046.422；右线起至位置为YK0+000.000YK1+046.422。整个标段线路最大纵坡为4.5%。工程位于1号路西侧约80米，地处渤海北岸，“海岸地貌”特征明显，地形平缓，略有起伏，土质多为杂填土、淤泥质土、松软土。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140mm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。盾构掘进中的同步注浆能及时充填管片与地层间的环形间隙，有利于控制地层变形，稳定管片结构，并且能加强管片隧道结构的防水能力，是盾构施工中的一道重要工序。同步注浆的材料、配比、参数及工艺等可依据本标段工程具体地质和环境条件，并参照国内成功经验确定。（一）控制地表沉降。注浆的最重要目的就是及时填充施工间隙，防止因间隙的存在导致地层较大变形或坍塌。（二）控制管片的稳定性，提高管片与围岩的共同作用力。用具备一定早期强度的浆液及时填充施工间隙，可以确保管片衬砌早期和后期的稳定。盾构隧道是一种管片衬砌与围岩共同作用的结构稳定的构造物，均匀、密实地注入和充填管片背面空隙是确保土压均匀作用的前提条件。（三）提高隧道抗渗能力。盾尾注浆液凝固后，一般有一定抗渗性能，可作为隧道的第一道止水防线，提高隧道抗渗性能。（四）预防盾尾水源流入密封土舱而造成的喷涌。在复合地层施工时，如果施工间隙没有得到良好填充，在很长的一段距离内与地下水系连成一体，该水系通过盾壳与土体之间的缝隙流至开挖面，将对开挖面形成一股较大的水压，造成喷涌。良好的注浆可以截断盾尾水源，减少喷涌发生的机会。三. 衬砌背后注浆的方式和定义 (一) 同步注浆与即时注浆同步注浆是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行。浆液在盾尾空隙形成的瞬间及时起到充填作用，从而使周围岩体获得及时的支撑，可有效地防止岩体的坍陷，控制地表的沉降。在地层稳定性差，采用EPB模式掘进时，同步注浆的重要意义更为明显。即时注浆是通过管片上注浆孔将浆液注入管片背后的方法。其浆液充填时间滞后于掘进一定的时间。一般运用于自稳能力较强的地层。 (二) 二次补强注浆为提高背衬注浆层的防水性及密实度，考虑前期注浆效果不佳以及浆液固结率的影响，必要时在同步注浆结束后进行补强注浆。补强注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差，致使地表沉降得不到有效控制的情况下才实施。根据地表沉降监测的反馈信息，结合洞内超声波探测所得的背衬后空洞情况，综合判断是否需要进行补强注浆。四. 同步注浆 (一) 注浆材料及配比设计（1）注浆材料作为盾构衬背注浆浆液，必须具备以下特性： 良好的和易性，不易离析，不易被地下水稀释； 要有一定的早期强度，浆液硬化后收缩率、泌水率和渗透系数小； 无公害。采用水泥砂浆加适量粉煤灰及膨润土作为同步注浆材料，结石率和结石体强度能较好地满足盾构施工对同步注浆浆液技术指标的要求，且具有较好的耐久性好防腐性能。施工中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（如：盾构机纠偏时、曲线段施工等），可调整配比和加入早强剂，适当缩短凝结时间。本标段部分地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，此时同步注浆浆液采用42.5普通硅酸盐水泥，以提高其耐腐蚀性，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。（2）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1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:表1 同步注浆材料配比和性能指标表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂15024040500400按需要根据试验加入初凝时间：一般为1624h。抗压强度：7天不小于0.1MPa,28天不小于0.5MPa。沁水率：小于2.5ml。浆液稠度：10.511.5cm。浆液比重：1.750.5浆液结石率:95%，即固结收缩率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%。 (二) 同步注浆施工设备(1)盾构机同步注浆系统：盾构机同步注浆装置安装于后配套系统中，包括一个送料斗和两个15m3/h双柱塞泵，并装有供料选择阀。带有搅拌器的储浆罐安装在上工作平台的下面，充料过程是通过安装在储浆罐和灌浆车之间的管路进行。盾尾外安装有8个注浆口，其中4个正常作业另外4个备用。有通过盾尾注浆管出口处的4个注浆压力监测器自动控制和手动控制两种控制模式。见图1。图1盾尾同步注浆系统图 (2)浆液搅拌站：地面设25m3/h砂浆搅拌站一座，能满足左右线同时施工注浆需要。浆液搅拌要充分，拌和要连续，不能间断。(3)运输系统：同步注浆的浆液在拌和站拌制后，运至井口，并通过管道送入隧道内的运浆罐车。隧道内运输用1个7m3带有搅拌功能和砂浆输送泵的轨行式浆罐车，随列车编组，每列运输车含1个浆罐车。 (三) 同步注浆主要技术参数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1.11.2倍的静止水土压力，最大不超过3.04.0bar。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0.51.0bar。2.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=/4KL（R12-R22）式中:V 1环注浆量（m3）L 环宽（m）R1 开挖半径（m）R2 管片外侧半径（m）K 扩大系数取1.52.0代入相关数据，可得:V=/4(1.52)1.2（3.242-3.12）=5.06.68m3/环根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.52倍，则每环（1.2m）注浆量Q=5.06.68m3。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。注浆结束标准及注浆效果检查。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析进行检查，对未满足要求的部位，进行补充注浆。 (四) 同步注浆施工工艺壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件等组成，安装在第一节台车上。当盾构掘进时，注浆泵将储浆槽中的浆液泵出，通过四条独立的输浆管道，通到盾尾壳体内的4根同步注浆管，对管片外表面的环行空隙中进行同步注浆，见“图3同步注浆示意图”，在每条输浆管道上都有一个压力传感器，在每个注浆点都有监控设备监视每环的注浆量和注浆压力；而且每条注浆管道上设有两个调整阀，当压力达到最大时，其中一个阀就会使注浆泵关闭，而当压力达到最小时，另外一个阀就会使注浆泵打开，继续注浆。同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵八管路（其中四条管备用）对称同时注浆。注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式，自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量、速度、压力。盾尾密封采用三道钢丝刷加注盾尾油脂密封，确保周边地基的土砂和地下水、衬背注浆材料、开挖面的水和泥土从外壳内表面和管片外周部之间缝隙不会流入盾构里，确保壁后注浆的顺利进行。图2同步注浆示意图开 始配合比设计制浆、运输设定控制方式注 浆注浆结束设备准备注浆效果检查注浆参数设计下一循环信息反馈与优化图3 注浆工艺流程图注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制，手动控制可对每一条管道进行单个控制，而自动控制可实现对所有管道的同时控制。注浆工艺流程及管理程序见“图 4注浆工艺流程图”。正式注浆前，先注入适量膨润土浆充分润滑管道，注浆完毕，及时以膨润土浆清洗管道，以防止注浆管堵塞。 (五) 注浆效果检查(1)注浆效果检查主要采用分析法，即根据PQt曲线，结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。(2)必要时采用无损探测法进行效果检查。 (六) 注浆施工中常见的问题(1)地表沉隆超限1.造成地表沉降过大的原因如下：注浆工艺的选择或使用不当。比如，在软土地层中应进行同步注浆，但在注浆过程中，如果没有严格的过程控制，或者浆液初凝 时间设定不合理，造成了堵管，就做不到真正意义上的同步注浆。犹如，在岩层中进行及时注浆时，间隔距离过远，使岩层失稳等，这些都会造成围岩变形加剧。掘进过程仅以注浆量为控制指标，限定每环的注浆量范围，而不能依据实际情况的改变而调整注浆量，这将导致注浆量偏少，不能有效地对施工间隙进行填充。浆液强度过低或浆液和易性差，易离析而渗透到地层中发生浆液损失。浆液拌和时的投料顺序也可能对浆液强度造成较大影响。某些浆液凝结后，自身收缩量较大：或者双桨液过早初凝，未能有效地填充施工间隙。浆液流动性太好，隧道管片最重要的顶部出现无浆液填充：或者浆液混合不充分，在途中逐渐流失。2.造成地表隆起的原因如下：注浆压力过大，注浆量偏高。这主要建造土质软弱的地层出现。隧道顶部有渗水通道连至地表。如果没有封堵或封堵效果不佳，浆液会沿着该孔喷出或渗出，不仅严重污染地面环境，还可能造成地表隆起。(2)造成注浆浆液流失的原因如下：1.注浆压力过大时，浆液会沿着盾壳流入密封土舱中，进而从螺旋输送器输出。2.注浆压力一旦大于盾尾密封的承压能力，将击穿盾尾密封。如果没有及时对盾尾密封注入油脂，浆液在盾尾密封刷中凝固后，会使盾尾密封失效严重影响施工安全。3.浆液配比不合理，易离析或被地下水稀释。为解决这个问题，在施工中除了要提前采取措施将缝隙填充外，还必须加大盾尾油脂的自动注入压力，同时密切注意掘进过程中发生渗漏的部位，及时用手动注入方式在相应位置补充油脂。(3)管片上浮、错台1.浆液选型不当。浆液早期强度偏低，不能及时与围岩土体共同作用，抑制管片在地下水浮力的作用下发生上浮。2.浆液初凝时间控制不当，没有及时体填充施工间隙或填充效果不佳。3.注浆位置选择不当。采用管片注浆孔注浆时，以中下部注浆孔为注孔位。(4)注浆系统管路堵塞管路堵塞是注浆过程中最常见、最易发生的问题。注浆系统管路堵塞、输浆管路堵塞等，主要是由于浆液初凝时间偏短、强度高、工序衔接不合理等原因造成的。采用长距离管路输送的尤其容易发生管路堵塞现象，浆液在管路中的损失量较大。(5)管片注浆孔渗漏从管片注浆孔进行注浆是，如果隧道处于砂层、流塑状淤泥质地层或地下承压水较高的地层中，开孔时，外部的水土很可能涌入而造成隧道偏移、地表沉降。 (七) 同步注浆质量保证措施(1)在开工前制定详细的注浆作业指导书，并进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比。(2)制订详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）Q（注浆量）t（时间）曲线，分析注浆速度与掘进速度的关系，评价注浆效果，反馈指导下次注浆。(3)成立专业注浆作业组，由富有经验的注浆工程师负责现场注浆技术和管理工作。(4)根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工工艺，发现情况及时解决。(5)作好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，定时对注浆管路及设备进行清洗，保证注浆作业顺利连续不中断进行。(6)环形间隙充填不够、结构与地层变形不能得到有效控制或变形危及地面建筑物安全时、或存在地下水渗漏区段，在必要时通过吊装孔对管片背后进行补充注浆。(7)在本区间内，由于盾构隧道表层地质较差，在同步注浆时严格控制注浆压力，防止冒顶现象发生。五. 二次注浆盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素，如发现同步注浆有不足的地方，通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆，补充一次注浆未填充部分和体积减少部分，从而减少盾构机通过后土体的后期沉降，减轻隧道的防水压力，提高止水效果。(1)二次注浆的注浆方式首先是先注水泥浆液（膨润土、粉煤灰、黄沙、水、水泥）对背衬进行填充，然后是注水玻璃双液浆对注浆孔（开孔位置）进行封口。(2)注浆浆液的配比二次注浆采用水泥浆以及水玻璃双液浆，二次注浆总的配比为：（/m3）水泥浆膨润土：粉煤灰：黄沙：水：水泥100kg ：400 kg：680kg：430 kg：160kg水玻璃双液浆水泥浆水灰比0.5，水泥浆和水玻璃比例11。 (3)注浆量二次注浆的水泥浆注浆压力为0.2Mp0.4Mp，浆液流量：1015L/Min，使浆液能沿管片外壁较均匀的渗流，而不致劈裂土体，形成团状加固区，影响注浆效果；水玻璃双液浆注浆压力为0.3Mp0.6Mp。二次注浆一般每5环注一次。形成有一定范围的环箍，从而限制隧道的变形和沉降。注浆孔位为支撑块和连接块的中心孔，长区间如遇邻接块注浆孔封住时，在下一环注浆。每5环注浆量一般约为2m3，并根据实际隧道沉降监测情况调整，以保证隧道线形在规范要求范围内。(4)施工设备二次注浆使用专用的泥浆泵，注浆前凿穿管片吊装孔外侧保护层，安装专用注浆接头。施工设备见表2：表2 施工设备设备数量液压注浆机1台灰浆输送泵1台储浆桶2个注浆管若干六. 质量控制 (一) 工程质量保证制度成立工程项目经理负责人质量管理小组，完善质量保证体系的质量管理责任制，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检”制度，加强技术交底工作，强化工序控制，由责任感强经验丰富的工程师提任质量控制人员，配合监理工程师实施监督检查，保证工程质量。加强现场施工材料管理，严格执行进料检验程序，保证施工材料满足设计和规范要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录、使之成为评价工程质量的重要依据。加强与甲方，监理的配合，认真接受指导和监督。 (二) 工程质量措施配料：采用经计量准确的计量工具，严格按照以设计配方配料施工。注浆：注浆一定要按程序施工，每段进浆要准确，注浆压力一定要严格控制，专人操作。当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆时，应立即停止注浆，每段注浆量应严格设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。注浆完成后，应采用措施保证注浆水不溢浆跑浆。每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。整个注浆施工应密切注意和防止地面出水溢浆、隆起等情况，加强对施工地段的沉降观测。注浆前必须做好充分的注浆准备，注浆一经开始应连续进行，力求避免中断。每根施工结束后，要及时清洗浆管，避免堵管，对于沉积凝固严重的注浆管要及时更换。七. 安全措施及文明施工 (一) 安全措施建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。注浆泵及高压管路必须验试运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，方准施工。每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调整到规定注浆压力位置。安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶冲式阀门破裂伤人。注浆时不得随意停水停电，必要时要事先通知，待注浆完成并冲洗后才可停水停电。注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械和电器故障时能及时处理。注浆现场操作人员必须配制安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。 (二) 文明施工围挡设施：施工现场围挡应封闭严密、完整、牢固、美观，上口沿要平、外立面要直，高度不低于1.8m，沿街围挡应使用金属板材。施工现场的各种标牌字体应书写正确、规范、工整、美观，并经常保持整洁完好。施工现场内整洁，无杂物。施工现场要有排污池，及时清理沉淀物，保持现场清洁。14中铁十五局集团有限公司