注浆技术在盾构施工中的分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 注浆技术在盾构施工中的分析 摘 要:在地铁施工中，由于盾构 壳体内壁的直径大于管片衬砌的外径,这 就形成了理论上的盾构空隙，因为盾尾 空隙的存在,所以对盾尾空隙的注浆充填 施工是否及时，影响着隧道的质量和地 层位移，另外还有其他很多因素对盾尾 注浆施工产生影响。本文对于盾尾注浆 技术在施工中的应用目的和材料的选择 做了分析论述。 中国论文网 /2/view-12901606.htm 关键词:盾构；注浆技术；注浆材 料；管片衬砌； Abstract: In the subway constructs.Because the diameter of -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 constructing shell inboard wall of shield is greater than in charge of slice lining with external diameter builting. So has produced the space in theory .Because of the existence of the shield tunnel end space.Whether filled with and constructed the grouting in the shield tunnel end space in time, influencing quality of the tunnel and stratum displacement, a lot of other factors construct to influence to the shield tunnel end grouting in addition.This paper has made analysis to describe to shield tunnel end grouting technology application purpose and choice of the material in constructing. Key words:shield tunnel;；grouting method； grouting material；tunnel segment lining 中图分类号：U455.43 文献标识 码：A 文章编号： 引 言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 盾构法是利用盾构机在地面以 下暗挖隧道的一种施工方法1,如图 1 所示盾构隧道由于施工过程对城市地面 环境影响小,施工速度快、安全而成为在 软土饱和软粘土、淤泥质软土、粉质粘 土,甚至饱和沙质粉土、粉质沙土等中施 工隧道的一种主要手段。 图 1 盾构法施工隧道 上世纪年代初,我国首次在东北阜 新煤矿采用盾构法修建了直径 2.6m 的 输水管道,1966 年在上海采用了网格式 挤压盾构修建了直径达 10m 的打浦路越 江隧道,80 年代初期上海开始使用土压 平衡盾构进行地铁隧道的修建工程,80 年代末,我国开始使用泥水加压式盾构, 并于 1994 年开始成功地进行了上海延 安东路南线越江隧道的修建工程.近年来,全 国许多城市展开了如火如茶的地铁建设 工程,辽宁沈阳地铁建设也正在进行中， （见图 2）大量的工程实践和技术研究, 为盾构在软土地层中施工隧道积累了丰 富的理论和实践经验,使许多技术难题得 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 以解决。 为了保证施工的可靠性,除盾构自 身采用泥水式、土压式封闭型盾构以外, 施工中还必须考虑工作面稳定和防止地 层变形的措施。地层沉降的原因主要是 盾尾脱离管片后,在盾构内壁和和管片外 壁形成空隙所致，若不对这一空隙进行 及时的充填,则势必造成地层损失,导致 地层的变形和隧道结构的位移,进而影响 地表各类建筑物和地下管线设施,同时隧 道的轴线也会发生一定的偏移，如建筑 物的基础不均匀沉降,房屋和堤坝的开裂,道 路路面凹凸不平甚至坍塌等。为了减小 盾构施工对地层位移的影响,非常有必要 对盾尾空隙进行有效的充填，也就是说 及时充分的对盾尾脱离管片所产生的空 隙充填的盾尾注浆技术,作为盾构工法中 的关键性辅助工法是非常重要的，盾构 盾尾注浆施工对控制地表沉降，隧道稳 定起着关键作用。 图 2 沈阳地铁张沈区间隧道贯 通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 同步注浆所采用的工艺与浆材的 选择,对工程质量、安全有着重要作用， 从注浆材料与注浆工艺出发研究新型注 浆材料和先进的注浆工艺来减少地层损 失和隧道稳定,从而进一步减少土体变形 一直是盾构隧道工法研究的重要方向之 一。如注浆材料选择不当,则易造成施工 成本上升,甚至造成地层位移控制的失败 和隧道上浮,严重影响隧道的质量,并导 致地面建筑物和地下管线的破坏，因此 盾构盾尾注浆技术的注浆方式的确定、 注浆材料的选取、注浆位置的设计以及 注浆量和注浆压力的设定都是非常重要 的，不同的地质条件以及埋深和施工条 件等也都影响着注浆方案的制定。 1 盾构尾部注浆目的2 盾构施工是一个综合的体系,同步 注浆也不例外，开挖面泥浆的压力和性 质对同步注浆浆液的凝固和隧道的上浮 都有影响,这也就要求同步注浆能够克服 上述影响，管片渗漏水会导致土体内有 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 效应力的增加,增大土体变形,而控制好 同步注浆的工艺质量,能够减小隧道渗漏 水的发生，为了达到上述的注浆目的,就 需要很好的控制注浆工艺,包括施工的控 制措施,以控制好隧道的质量。盾构施工 中盾尾注浆的目的基于四个方面的考虑： （1）控制地层变形主要是浅埋 软弱土层中的地表沉降 （2）确保管片的稳定（管片位 移）和受力均匀 （3）提高隧道的抗渗性 （4）能够较好地约束管片,防止 隧道上浮 2 盾构尾部注浆参数 盾尾注浆的参数包括注浆压力! 注浆量!注浆点的选择和注浆速率等， 其中较为重要的是注浆压力和注浆量， 在盾尾注浆的施工中,有两种方法对注浆 进行控制，一是通过注浆压力的大小来 控制注浆施工；二是通过预设的注浆量 的多少来决定注浆过程是否结束。由于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 注浆压力受很多因素的影响,目前应用较 多的是有注浆量来决定注浆施工,即是要 保证有足够的浆液能很好的填充管片与 地层之间的空隙。 2.1 注浆压力 注浆压力必须克服地下水压力、 土压力及管道的摩阻力才能将浆液压注 到盾尾空隙中，但是压浆压力又不能太 大,否则会对周围土体产生劈裂注浆,并 容易损坏盾尾密封,或是浆液前窜到开挖 面而影响开挖面的稳定，注浆压力的最 佳值应在综合考虑地质条件、管片强度、 设备性能、浆液特性和开挖面土舱或泥 水压力的基础上来确定。 在计算盾尾注浆压力时，通常综 合理论注浆压力、开挖面泥浆压力和劈 裂注浆压力的计算方法，得出较为合理 的压力数值。理论注浆压力是一种理想 的注浆压力，而开挖面泥浆压力是考虑 到盾尾注浆压力理论上要大于切口压力, 但是由于开挖面的稳定,盾尾浆液不能前 窜到开挖面而影响泥浆的质量,盾尾注浆 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 压力不能太大同时开挖面浆液形成包括 开挖面后土体在内的泥浆套,阻止同步注 浆浆液的前窜,盾尾注浆压力的大小要参 考工作面泥浆压力的大小，通常采用水 土分算的开挖面稳定压力计算。 在注浆的过程中希望在管片衬砌 四周形成一均匀、平滑的一圈注浆介质, 不能使浆液产生劈裂注浆,导致浆液的浪 费以及容易失控等，盾尾注浆压力过大, 可能破坏盾尾密封刷而进入盾构机内部， 注浆压力过大,可能产生漏浆,即在覆土 层较薄的地方上翻浆，所以盾尾注浆压 力不能大于产生劈裂注浆的压力值。 综合以上三点,可以得出较合理的 注浆压力值,同时根据施工经验以及施工 监测数据的反馈信息不断调整注浆压力 参数也很重要浆压力取得更好的注浆效 果,甚至比预先确定的注浆效果。 2.2 注浆量 影响盾尾注浆的注浆量因素很多, 在实际施工过程中往往根据工程经验和 监测数据来确定注浆量的多少，目前对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 于注浆量的通常按下式估算： （4-1 ） （4-2 ） 其中： 每环管片注浆量（m3） 理论盾尾空隙量（m3） 注入率 盾构切削直径（m） 预制管片外径（m） 管片衬砌每环长度（m） 其中只有 的数值不确定,正确确 定 值对估算浆液的注入量至关重要,同 时影响 的因素也很多,根据文献资料主 要考虑以下四种影响因素5： 2.2.1 土质系数 注入率与土质有密切的关系,对于 壁后注浆的土质对象而言,有硬土和软土 之分,但主要是软土。无论那种土质均对 注入率都有一定的影响,使注入率增大。 2.2.2 超挖系数 这个系数是理论空隙量的修正值， 超挖是施工时发生的,与浆液没有直接关 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 系,但与注入率关系极大，超挖系数因工 法、土质有无曲线段及其它施工条件的 不同而存在很大的差异，超挖和盾构蛇 行都会增加盾尾空隙，曲线段施工不可 避免的要增加盾尾空隙的体积。 2.2.3 注浆压力决定的压密系数 拌制好的浆液在压送和注入过程 中,由于注浆压力产生压密效应,导致浆 液密度变大,体积收缩，这种由于注浆压 力引起的体积变小的现象,因浆液的种类 不同而存在较大的差异，浆液泌水也会 引起浆液体积的减少，对于单液浆,为了 使其流动性好需要保持一定的离析水,如 果加压,则压密程度重新变大，此外,对 于加气的浆液因气体被压缩致使压密现 象较为明显，另一方面,水玻璃类双液浆 从 A、B 液混合至凝胶前的一段时间被 地下水稀释,而浆液凝胶后到硬化前的一 段时间里发生压密现象。 2.2.4 施工损耗系数 在盾尾注浆施工中,注浆管大多是 从设置在盾构始发井附近的注浆泵开始, -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 随着盾构的推进,一直延续到最终的接受 井。在浆液从泵房被压送到注浆孔的过 程中,浆液的损耗是不可避免的，特别是 近年来长距离压送施工情况的增加,这意 味着与刚离开始发井相比,残留在注浆管 道内的浆液量增多。在通过砂浆车的运 送过程中,砂浆也会有不同程度的损失。 为此,针对施工过程中砂浆的损耗必须考 虑,以确保盾尾注浆的注浆