[讲稿]盾构施工注浆工法的应用指导

1、6:45 盾构施工注浆工法的应用盾构施工注浆工法的应用 中国中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司中国中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司 6:45 v一、盾构注浆的目的一、盾构注浆的目的 v二、注浆系统的分类二、注浆系统的分类 v三、浆液的选择三、浆液的选择 v四、注浆设备四、注浆设备 v五、注浆管理五、注浆管理 v六、注浆施工中常见问题及对策六、注浆施工中常见问题及对策 6:45 v一、盾构注浆的目的一、盾构注浆的目的 、减小地层损失所发生的变形、减小地层损失所发生的变形 盾尾脱离管片后，土体与管片存在着间隙，此时盾尾脱离管片后，土体与管片存在着间隙，此时 浆液迅速及时填充空隙，可立即弥补土

2、层损失，从浆液迅速及时填充空隙，可立即弥补土层损失，从 而减少地表的变形。而减少地表的变形。 盾构机 超挖间隙 6:45 、提高隧道抗渗性能、提高隧道抗渗性能 盾尾注浆液凝固后，一般有一定抗渗性能，可作盾尾注浆液凝固后，一般有一定抗渗性能，可作 为隧道的第一道止水防线，从而提高隧道抗渗性能。为隧道的第一道止水防线，从而提高隧道抗渗性能。 、确保管片衬砌的早期稳定、确保管片衬砌的早期稳定 具备一定早期强度的浆液及时填充盾尾间隙，可具备一定早期强度的浆液及时填充盾尾间隙，可 以确保管片衬砌的早期和后期稳定。盾构隧道是一以确保管片衬砌的早期和后期稳定。盾构隧道是一 种管片衬砌与围岩共同作用的结构稳定

3、的构造物，种管片衬砌与围岩共同作用的结构稳定的构造物， 管片背面空隙均匀、密实地注入、充填是确保土压管片背面空隙均匀、密实地注入、充填是确保土压 力均匀作用的前提条件。力均匀作用的前提条件。 6:45 4、通过超前注浆预防地层变形。、通过超前注浆预防地层变形。 对于前方地质软弱或异常（如溶洞、土洞等情况），对于前方地质软弱或异常（如溶洞、土洞等情况）， 采用超前注浆等方式预先加固起到预防地层变形效采用超前注浆等方式预先加固起到预防地层变形效 果。也为开仓检查创造条件。果。也为开仓检查创造条件。 5、通过二次注浆起到以下作用：、通过二次注浆起到以下作用： （1）纠偏、进一步加固或抗渗漏效果。）纠

4、偏、进一步加固或抗渗漏效果。 （2）堵截盾构机后方的水源，减少喷涌发生的机会。）堵截盾构机后方的水源，减少喷涌发生的机会。 （3）保证盾构机进出站安全。）保证盾构机进出站安全。 6:45 二、盾尾注浆系统分类二、盾尾注浆系统分类 v1、根据盾尾注浆与盾构掘进的关系，从时效性上可将盾尾、根据盾尾注浆与盾构掘进的关系，从时效性上可将盾尾 注浆分为三大类：注浆分为三大类： v（1）同步注浆：超挖间隙形成的同时，立即注浆，使浆液）同步注浆：超挖间隙形成的同时，立即注浆，使浆液 即时填充超挖间隙的方式。即时填充超挖间隙的方式。 v（2）及时注浆：掘进了一环或数环后，盾尾已存在大量间）及时注浆：掘进了一环

5、或数环后，盾尾已存在大量间 隙空间，才对超挖间隙进行注浆的方式。这种注浆方式由于隙空间，才对超挖间隙进行注浆的方式。这种注浆方式由于 不能迅速对超挖间隙进行填充，增大了对土的扰动性，不利不能迅速对超挖间隙进行填充，增大了对土的扰动性，不利 于地面沉降控制，而且由于早期管片脱出盾尾后处于悬空状于地面沉降控制，而且由于早期管片脱出盾尾后处于悬空状 态，受力状态较差，容易发生错台。因此，仅在地质情况良态，受力状态较差，容易发生错台。因此，仅在地质情况良 好、对地表沉降要求较低时才能使用。好、对地表沉降要求较低时才能使用。 v（3）二次注浆：一次注浆效果不理想时，需要通过二次注）二次注浆：一次注浆效果

6、不理想时，需要通过二次注 浆对前期注浆进行补充。一般在隧道发生偏移、地表沉降异浆对前期注浆进行补充。一般在隧道发生偏移、地表沉降异 常及一些特殊地段使用。常及一些特殊地段使用。 6:45 v2、根据盾尾注浆的位置不同，可将盾尾注浆方式、根据盾尾注浆的位置不同，可将盾尾注浆方式 分为两类：分为两类： v（1）通过安装在盾构机盾尾上的注浆管注浆：这）通过安装在盾构机盾尾上的注浆管注浆：这 种注浆方式大多采用同步注浆，注浆管的埋设形式，种注浆方式大多采用同步注浆，注浆管的埋设形式， 从数量上有两种。从数量上有两种。 6:45 日本盾构机在软土日本盾构机在软土 地层的注浆管布地层的注浆管布 置（凸出式

7、）置（凸出式） 海瑞克盾构机的注海瑞克盾构机的注 浆管布置（内嵌浆管布置（内嵌 式）式） 从注浆管与盾壳的关系上，分为两种 6:45 可实施双液注浆的同步注浆系统 同步注浆装置 后 体 冲洗管开关千 斤顶 冲洗水 注浆材 料 清扫孔 活塞 6:45 注注 浆浆 时时 开 注浆材料注浆材料 后 体 同步注浆系统动作说明图 冲冲 洗洗 时时 关 冲洗水冲洗水 6:45 b) 同步注浆系统 a液 箱 b液 箱 水箱 阀单位 同步注浆 装置 6:45 只能实施单液注浆的同步注浆系统只能实施单液注浆的同步注浆系统 检查、疏通孔 6:45 v（2）通过管片上的注浆孔注浆：这种注浆方式既）通过管片上的注浆孔

8、注浆：这种注浆方式既 可进行同步注浆，也可进行及时注浆和二次注浆。可进行同步注浆，也可进行及时注浆和二次注浆。 盾构千斤顶 管片 旋塞切换 a液 b液 盾构外板 123 盾构千斤顶 管片 a液 b液 盾构外板 123 旋塞切换 盾构千斤顶 管片 旋塞切换 a液 b液 盾构外板 123 盾构千斤顶 管片 a液 b液 盾构外板 123 旋塞切换 管片组装 掘进开始，诸如开始 掘进40cm，注入旋切换 掘进结束，注入结束 6:45 两种主要注浆方式的比较两种主要注浆方式的比较 比较项目比较项目通过盾尾注浆管的注浆通过盾尾注浆管的注浆通过管片注浆孔的注浆通过管片注浆孔的注浆 适用性适用性所有地层。对于

9、裂隙水丰富的岩层、断裂带、所有地层。对于裂隙水丰富的岩层、断裂带、 极软地层，填充效果会受到限制。极软地层，填充效果会受到限制。 所有地层。并可用于纠偏、封堵盾尾所有地层。并可用于纠偏、封堵盾尾 水源、加固等水源、加固等 注浆形式注浆形式利用盾构机本身的注浆系统，多采用同步单利用盾构机本身的注浆系统，多采用同步单 液注浆，也可实施同步双液注浆。液注浆，也可实施同步双液注浆。 可以利用盾构机的注浆系统，也可以可以利用盾构机的注浆系统，也可以 单独配置注浆系统，多实施及时注浆单独配置注浆系统，多实施及时注浆 或二次注浆，也可实施同步注浆。或二次注浆，也可实施同步注浆。 可操作性可操作性因注浆管路已

10、安好，注浆操作容易。自动化因注浆管路已安好，注浆操作容易。自动化 程度高，施工控制相对简单。程度高，施工控制相对简单。 每组装一环管片，需要向管片注浆孔每组装一环管片，需要向管片注浆孔 连接管路，拆除管路，操作困难。实连接管路，拆除管路，操作困难。实 施同步注浆的施工控制复杂。施同步注浆的施工控制复杂。 注浆效果注浆效果可以通过调整不同注浆管的压力和注浆量使可以通过调整不同注浆管的压力和注浆量使 浆液均匀地分布于地层中。浆液均匀地分布于地层中。 浆液不易分布均匀。浆液不易分布均匀。 浆液的可浆液的可 选性选性 多选用单液浆多选用单液浆可灵活选用单液、双液或聚合物等。可灵活选用单液、双液或聚合物

11、等。 可能出现可能出现 的问题的问题 管片壁后注浆材料在管道内堵塞，注浆困管片壁后注浆材料在管道内堵塞，注浆困 难。难。 在软弱地层中掘进，如果管片壁后注在软弱地层中掘进，如果管片壁后注 浆延迟，容易引起地层沉降超量。浆延迟，容易引起地层沉降超量。 泥水平衡式盾构机，管片壁后注浆材料流泥水平衡式盾构机，管片壁后注浆材料流 向开挖面，引起土仓内泥水劣化及泥水压向开挖面，引起土仓内泥水劣化及泥水压 力变动。力变动。 同左同左 在盾尾密封内的注入材料泄漏，一方面推在盾尾密封内的注入材料泄漏，一方面推 进阻力增大，另一方面地下水向盾构机内进阻力增大，另一方面地下水向盾构机内 泄漏。泄漏。 同左同左 6

12、:45 v3、根据浆液的输送形式，盾尾注浆分为：、根据浆液的输送形式，盾尾注浆分为： v（1）直接压送式：由坑外拌浆设备直接把浆液压送到管片）直接压送式：由坑外拌浆设备直接把浆液压送到管片 等注入口处的注入方式。盾构直径小、推进距离短时使用。等注入口处的注入方式。盾构直径小、推进距离短时使用。 v（2）中继设备式：由坑外办浆设备把浆液压送到放置在后）中继设备式：由坑外办浆设备把浆液压送到放置在后 方台车上的中继设备上，由装在台车上的注浆泵注入的方式。方台车上的中继设备上，由装在台车上的注浆泵注入的方式。 推进距离长、盾构直径较大的场合使用。推进距离长、盾构直径较大的场合使用。 v（3）坑内运输

13、式：坑外拌浆设备压入到放置在台车上罐中，）坑内运输式：坑外拌浆设备压入到放置在台车上罐中， 经坑内运输，用坑内注浆泵注入的方式。不用担心输浆管堵经坑内运输，用坑内注浆泵注入的方式。不用担心输浆管堵 塞和水清洗，适于定量注入。塞和水清洗，适于定量注入。 v（4）坑内拌浆：各种浆液材料搬到装在坑内后方台车上的）坑内拌浆：各种浆液材料搬到装在坑内后方台车上的 坑内拌浆设备上，然后混拌注入。坑内拌浆设备上，然后混拌注入。 6:45 v1、浆液种类、浆液种类 ： v（1）单液浆：由粉煤灰、砂、胶凝材料、水、外）单液浆：由粉煤灰、砂、胶凝材料、水、外 加剂等在搅拌机等搅拌器中一次拌合而成。加剂等在搅拌机等

14、搅拌器中一次拌合而成。 v根据凝胶材料的加入情况，单液浆又可分为惰性浆根据凝胶材料的加入情况，单液浆又可分为惰性浆 液和硬性浆液。液和硬性浆液。 惰性浆液即浆液中没有掺加水泥等凝胶物质，早期惰性浆液即浆液中没有掺加水泥等凝胶物质，早期 强度和后期强度均很低的浆液。强度和后期强度均很低的浆液。 硬性浆液即在浆液中掺加了水泥等凝胶物质，具备硬性浆液即在浆液中掺加了水泥等凝胶物质，具备 一定早期强度和后期强度的浆液。一定早期强度和后期强度的浆液。 三、浆液的选择三、浆液的选择 6:45 v（2）双液浆：由水泥砂浆等搅拌成的）双液浆：由水泥砂浆等搅拌成的a液与由水玻液与由水玻 璃等组成的璃等组成的b液

15、混合而成的浆液。液混合而成的浆液。 v根据凝结时间和固结形态，可以分为以下几类：根据凝结时间和固结形态，可以分为以下几类： v缓凝型：凝胶时间大于缓凝型：凝胶时间大于30s。可塑态固结区时间很。可塑态固结区时间很 短短 v瞬凝型：凝胶时间小于瞬凝型：凝胶时间小于20s。可塑态固结区时间较。可塑态固结区时间较 短短 v可塑型：凝胶时间可塑型：凝胶时间6-20s。可塑态固结区时间较长。可塑态固结区时间较长 v（3）化学浆液：聚氨酯等）化学浆液：聚氨酯等 6:45 6:45 v2、浆液的主材、浆液的主材 v浆液指由主剂（主要原材料）、溶剂（水或其他溶浆液指由主剂（主要原材料）、溶剂（水或其他溶 剂）

16、及各种外加剂按一定比例配制而成的混合液体。剂）及各种外加剂按一定比例配制而成的混合液体。 v浆材分为化学浆材（水玻璃类及高分子类）、非化浆材分为化学浆材（水玻璃类及高分子类）、非化 学浆材（水泥、粘土、砂、粉煤灰等）学浆材（水泥、粘土、砂、粉煤灰等）。 6:45 v几种主材的物理特性及技术要求：几种主材的物理特性及技术要求： v（1）水泥：矿渣水泥较普通水泥中熟料含量比普）水泥：矿渣水泥较普通水泥中熟料含量比普 通水泥多，早期强度低，后期强度高，但难以磨细，通水泥多，早期强度低，后期强度高，但难以磨细， 亲水性差，泌水大。亲水性差，泌水大。 v（2）膨润土：分为天然膨润土、改性膨润土和活）膨润

17、土：分为天然膨润土、改性膨润土和活 性膨润土。天然膨润土又分钙基膨润土和纳基膨润性膨润土。天然膨润土又分钙基膨润土和纳基膨润 土。优选纳基膨润土。土。优选纳基膨润土。 v 根据法国隧道工程协会推荐：膨润土水泥浆液配根据法国隧道工程协会推荐：膨润土水泥浆液配 比是每比是每m3加入加入20-80kg，水泥，水泥100-700kg。 v 应先将膨润土与水混合，预膨胀后再与水泥搅拌应先将膨润土与水混合，预膨胀后再与水泥搅拌 混合。混合。 v（3）水：不含过量的酸、碱、盐（）水：不含过量的酸、碱、盐（0.1%）、氯化）、氯化 物（物（0.5%）以及其他过量悬浮杂质的水都能用来）以及其他过量悬浮杂质的水都

18、能用来 作为拌浆用水。作为拌浆用水。 6:45 v（4）砂：考虑耐久性、流动性、收缩和碱性反应）砂：考虑耐久性、流动性、收缩和碱性反应 等因素，要求级配均匀，最大颗粒不超过等因素，要求级配均匀，最大颗粒不超过2mm，当，当 送浆距离远时，最大粒径送浆距离远时，最大粒径0.5mm。 v（5）石灰：二氧化硅）石灰：二氧化硅(si02)与消石灰进行化学反应，与消石灰进行化学反应， 可以生成一种低钙硅比的凝胶，这种凝胶比由波特可以生成一种低钙硅比的凝胶，这种凝胶比由波特 兰水泥水化生成的主要凝胶兰水泥水化生成的主要凝胶csh()具有更好的耐具有更好的耐 腐蚀性。腐蚀性。 v（6）水玻璃：又名硅酸钠（）

19、水玻璃：又名硅酸钠（na2sio3），是常见），是常见 的水溶性硅酸盐。的水溶性硅酸盐。 v水玻璃溶于水时发生水解反应，使溶液呈碱性。水玻璃溶于水时发生水解反应，使溶液呈碱性。 na2osio2+h2onahsio2+(m-2)sio2aq v通常市售水玻璃浓度通常市售水玻璃浓度50-56be，而注浆需要的浓，而注浆需要的浓 度多为度多为30-45be，因此需要稀释后使用。，因此需要稀释后使用。 6:45 v（7）粉煤灰：一般采用二级粉煤灰。）粉煤灰：一般采用二级粉煤灰。 v（8）外加剂）外加剂 外加剂主要有减水剂、絮凝剂等外加剂主要有减水剂、絮凝剂等 v（9）高分子材料）高分子材料 聚氨酯类

20、：水溶性和油溶性两类。聚氨酯类聚氨酯类：水溶性和油溶性两类。聚氨酯类 浆液遇水后发生水解反应，凝胶体体积迅速浆液遇水后发生水解反应，凝胶体体积迅速 膨胀，同时发生连锁反应，产生交联形成泡膨胀，同时发生连锁反应，产生交联形成泡 沫凝固体。可注性好。沫凝固体。可注性好。 6:45 v2、注浆液应具备的特性、注浆液应具备的特性 w（1）充填性好，不易流失到盾尾空隙以外的其他）充填性好，不易流失到盾尾空隙以外的其他 区域。区域。 w（2）浆液和易性好，不易离析，能长距离输送。）浆液和易性好，不易离析，能长距离输送。 w（3）浆液注入时不宜被地下水离析。）浆液注入时不宜被地下水离析。 w（4）浆液填充后

21、，早期强度均匀，能够稳定隧道。）浆液填充后，早期强度均匀，能够稳定隧道。 w（5）浆液硬化后收缩率和渗透系数小。）浆液硬化后收缩率和渗透系数小。 w（6）无公害、价格便宜。）无公害、价格便宜。 w最重要的要求是：充填性、流动性、和易性、凝固最重要的要求是：充填性、流动性、和易性、凝固 强度（早期强度）。强度（早期强度）。 6:45 v高性能砂浆所应具备的指标：高性能砂浆所应具备的指标： w稠度：稠度：9-11 w流动度：流动度：18-20 w离析率：离析率：2mpa wph值值7-9 w收缩率收缩率5%，最好具备微膨胀性，最好具备微膨胀性 w抗水分散性，且易清洗抗水分散性，且易清洗 6:45

22、几组单液浆配合比几组单液浆配合比 50：220：510：20：200 石灰石灰:粉煤灰粉煤灰:膨润土膨润土:砂砂:外加剂外加剂:水水=104:390: 95:1534:3.9:370 水泥水泥:粉煤灰粉煤灰:砂砂:外加剂外加剂:水水=90:365:920:4.56:320 水泥水泥:砂砂:粉煤灰粉煤灰:膨润土膨润土:水水50:220:510:20:200 100:240:400:30:230 水水:膨润土膨润土:粉煤灰粉煤灰:砂砂=430：100：400：680 水泥水泥:粉煤灰粉煤灰:砂砂:膨润土膨润土:水水=1:1.24:3.2:0.2:1.54 6:45 v双液浆各主要参数的关系双液浆各

23、主要参数的关系 w凝胶时间、固结强度、气温凝胶时间、固结强度、气温 与浆材参数的关系与浆材参数的关系 w水灰比：水灰比：b液浓度一定时，液浓度一定时， a/b液体积比一定时，水灰液体积比一定时，水灰 比越大，浆液的凝胶时间越比越大，浆液的凝胶时间越 长。长。 6:45 w水玻璃浓度：其他因素不变时，水玻璃浓度增加，凝胶时水玻璃浓度：其他因素不变时，水玻璃浓度增加，凝胶时 间开始略有下降，最后略有回升。间开始略有下降，最后略有回升。 6:45 wa/b液体积比：其他因素不变，水泥浆与水玻璃体积比在液体积比：其他因素不变，水泥浆与水玻璃体积比在 1:0.3-1:1范围内，体积比越大，凝胶时间越短。

24、范围内，体积比越大，凝胶时间越短。 w通常通常a液流动粘度控制在液流动粘度控制在25-35s，b液液20s左右，左右，27-30be w体积比体积比8:1-14:1 6:45 w水泥用量与单轴抗压强度的关系水泥用量与单轴抗压强度的关系 v因此，调整浆液凝胶时间的最优选择，是调整水灰比，其次因此，调整浆液凝胶时间的最优选择，是调整水灰比，其次 调整体积比。调整体积比。 6:45 v几组双液注浆配比例子几组双液注浆配比例子 v 双液：双液： a液：水液：水757：水泥：水泥382：膨：膨55：稳定剂：稳定剂1.47 b液：水玻璃液：水玻璃91l 7s a液：水液：水703：水泥：水泥400：膨：膨

25、133：稳定剂：稳定剂2 b液液89.3 13s a液：水液：水816：水泥：水泥367：缓凝剂：缓凝剂2.9 b液：液：118 11-13s a液：水液：水819；水泥；水泥260；膨润土；膨润土30；缓凝剂；缓凝剂0.9 b液：水玻璃液：水玻璃80； 6-11s 30-40min，4mpa a液：水液：水1000kg；水泥；水泥800kg；缓凝剂；缓凝剂7.5kg b液：液：180 11-13s a液：水泥液：水泥260kg，膨润土，膨润土30kg，缓凝剂，缓凝剂0.9kg，水，水819kg b液：液：80 6-11s，30-40min 4mpa 6:45 va、b液价格比较液价格比较 材

26、料名材料名 称称 a液液b液液 水泥水泥 p.o32.5 粉煤灰粉煤灰膨润土膨润土水水水玻璃水玻璃水水 价格价格34012040036103 6:45 四、注浆设备四、注浆设备 v盾尾注浆设备基本上由材料贮藏设备、计量设备、拌盾尾注浆设备基本上由材料贮藏设备、计量设备、拌 浆机、贮液罐、注浆泵、注入管、注入控制装置、记录浆机、贮液罐、注浆泵、注入管、注入控制装置、记录 装置等构成。装置等构成。 v材料贮藏设备：纵型筒仓和横型筒仓两种。材料贮藏设备：纵型筒仓和横型筒仓两种。 v计量设备：多采用计量重量和容积这两个参数。计量设备：多采用计量重量和容积这两个参数。 v拌浆机：多以搅拌式为主，有单槽、

27、横双槽、上下双拌浆机：多以搅拌式为主，有单槽、横双槽、上下双 槽型等。槽型等。 v贮液罐：多用带搅拌器的罐，容量多按贮液罐：多用带搅拌器的罐，容量多按1-2环标准注入环标准注入 量计。量计。 v注浆泵：有适于压送浆液和适于注浆两种，浆材改变，注浆泵：有适于压送浆液和适于注浆两种，浆材改变， 泵的使用条件也改变。泵要求的喷射压力与输浆管直径。泵的使用条件也改变。泵要求的喷射压力与输浆管直径。 6:45 v注入输浆管：输浆管直径不同，浆液类型不同，管注入输浆管：输浆管直径不同，浆液类型不同，管 的阻力也不同。的阻力也不同。 v双液浆的混合装置：多采用简单的双液浆的混合装置：多采用简单的y型管混合注

28、入。型管混合注入。 但这种混合方式的效果不好，容易出现但这种混合方式的效果不好，容易出现a、b液倒液倒 流现象。流现象。 v注浆控制系统：由千斤顶速度测定装置、注入量调注浆控制系统：由千斤顶速度测定装置、注入量调 节装置、自动注入率的设定装置、变速电动机、压节装置、自动注入率的设定装置、变速电动机、压 力调节装置、记录装置、报警显示装置、力调节装置、记录装置、报警显示装置、a/b液注液注 入比例设定装置等构成。入比例设定装置等构成。 6:45 v管路混合器实例：管路混合器实例： 6:45 v双液注入方式的背后注入系统图实例双液注入方式的背后注入系统图实例 6:45 五、注浆管理五、注浆管理 v

29、1、注入量、注入量 vq=v vv: 空隙量：空隙量：v=/4(d22-d12)l+v v ：注入率，它的选择对于注入量至关重要。：注入率，它的选择对于注入量至关重要。 与与 1 、 2、 3 、 4等因素密切相关等因素密切相关 1：注入压力决定的压密系数 ：注入压力决定的压密系数 压密现象与浆液组成、有无凝胶能力及凝胶时间长短、有无压密现象与浆液组成、有无凝胶能力及凝胶时间长短、有无 可塑状固结及保持时间的长短、注入压力的高低及其他施工可塑状固结及保持时间的长短、注入压力的高低及其他施工 条件密切相关。条件密切相关。 2：土层情况：土层情况： 3：施工损耗系数：浆液运输、泵送注浆的过程中，在

30、运浆：施工损耗系数：浆液运输、泵送注浆的过程中，在运浆 车、输送管路或贮浆罐中均会发生损耗，输送距离越长，损车、输送管路或贮浆罐中均会发生损耗，输送距离越长，损 耗越严重；另外，向掌子面和盾尾的流失等。耗越严重；另外，向掌子面和盾尾的流失等。 6:45 4：超挖系数：因刀具选用、土层特性、有无曲线段及其他：超挖系数：因刀具选用、土层特性、有无曲线段及其他 施工条件不同而有很大差异施工条件不同而有很大差异 转弯半径越小，超挖量越大，土体损失最大百分比为：转弯半径越小，超挖量越大，土体损失最大百分比为： 式中，式中，l为盾构长度，为盾构长度，r为曲率半径，为曲率半径，r为隧道半径。为隧道半径。 v

31、2、注浆压力、注浆压力 为使盾尾间隙能够得到有效补充，必须以一定的压力压送浆为使盾尾间隙能够得到有效补充，必须以一定的压力压送浆 液，才能使浆液均匀地分布于管片周围。正常掘进时，压力液，才能使浆液均匀地分布于管片周围。正常掘进时，压力 设定等于土层阻力加上设定等于土层阻力加上0.050.15mpa之和。注浆压力的设之和。注浆压力的设 定，还要注意以下参数：定，还要注意以下参数： （1）不大于盾尾密封压力的警戒值）不大于盾尾密封压力的警戒值 （2）不大于管片能承受的最大压力）不大于管片能承受的最大压力 （3）不能串至泥水（土）仓内）不能串至泥水（土）仓内 （4）根据管片脱出盾尾后的变形监测成果判

32、断。）根据管片脱出盾尾后的变形监测成果判断。 （5）地表建筑物沉降情况。）地表建筑物沉降情况。 )( 8 % ar l vw 6:45 v3、注浆位置、注浆位置 6:45 v4、注浆管理、注浆管理 （1）注浆管理日报）注浆管理日报 每日均应对环序号、注入位置、注入压力、注入量等参数记每日均应对环序号、注入位置、注入压力、注入量等参数记 录，并与监测数据对比。录，并与监测数据对比。 （2）材料管理）材料管理 每天检查注入材料的使用量，避免材料不合理分布，另外检每天检查注入材料的使用量，避免材料不合理分布，另外检 查配合比是否异常。查配合比是否异常。 （3）注浆机械检修）注浆机械检修 每天注浆结束

33、都应检查泵、拌浆机、其他机械、器具是否存每天注浆结束都应检查泵、拌浆机、其他机械、器具是否存 在异常，以便及时维修调换。在异常，以便及时维修调换。 （4）输浆管检查）输浆管检查 不仅仅是水冲洗，还应投放疏通球疏通，另外对于接头渗漏不仅仅是水冲洗，还应投放疏通球疏通，另外对于接头渗漏 做好检查。做好检查。 （5）安全文明施工）安全文明施工 6:45 v5、施工控制注意事项、施工控制注意事项 v1）单液浆）单液浆 （1）根据系统的自动控制程序：同时注意采用压力与注浆）根据系统的自动控制程序：同时注意采用压力与注浆 量的双重控制。量的双重控制。 （2）浆液拌制：若有膨润土，应提前一天制成溶液，再与）

34、浆液拌制：若有膨润土，应提前一天制成溶液，再与 其他原材料混合。其他原材料混合。 （3）注意浆材混合顺序的正确性。）注意浆材混合顺序的正确性。 配比配比(kg/100l) 流动度流动度(s) 析水率析水率(%) 配置顺序配置顺序 水泥水泥膨润土膨润土水水 50781.44.33.5wbc 50781.43.830.6wcb 6:45 （4）根据施工掘进情况，严格控制拌浆时间。浆）根据施工掘进情况，严格控制拌浆时间。浆 液拌好后，注入砂浆运输罐，运输、储存时间不宜液拌好后，注入砂浆运输罐，运输、储存时间不宜 过长（小于初凝时间），若需运输、储存时间长时，过长（小于初凝时间），若需运输、储存时间长

35、时， 考虑加缓凝剂。考虑加缓凝剂。 （5）砂浆未到前，清洗注浆管路，安装传感器。）砂浆未到前，清洗注浆管路，安装传感器。 （6）向贮浆罐中输入砂浆时，应同时启动砂浆搅）向贮浆罐中输入砂浆时，应同时启动砂浆搅 拌器，防止砂浆固结。拌器，防止砂浆固结。 （7）同时对）同时对4个注浆孔进行压注，在每个孔出口设个注浆孔进行压注，在每个孔出口设 置分压器，对各孔注浆压力和注浆量进行检测与控置分压器，对各孔注浆压力和注浆量进行检测与控 制。制。 （8）作业完毕，搅拌机、运输罐、泵、注浆管路）作业完毕，搅拌机、运输罐、泵、注浆管路 一定要及时清理干净。一定要及时清理干净。 （9）应配备专用注浆管路清洗机：水

36、洗和活塞型。）应配备专用注浆管路清洗机：水洗和活塞型。 （10）应配备备用管路，避免堵塞后无法注浆。）应配备备用管路，避免堵塞后无法注浆。 6:45 v2）双液浆）双液浆 （1）混合形式：距离）混合形式：距离 （2）注浆系统清洗：）注浆系统清洗： a搅拌站和计量器：每天搅拌站和计量器：每天 b贮浆罐：防止附着在槽内壁的浆块落入槽中堵塞贮浆罐：防止附着在槽内壁的浆块落入槽中堵塞 c运输管道：备用管道运输管道：备用管道 d控制阀和注浆孔阀之间的软管：每注完一环清洗一次控制阀和注浆孔阀之间的软管：每注完一环清洗一次e （3）a、b液压力差液压力差 注意注意a、b液压力表显示。正常情况液压力表显示。正

37、常情况b液较液较a液压力高，如果液压力高，如果 相反，有可能相反，有可能b管中残留空气或渗漏，要停止注浆全面检查。管中残留空气或渗漏，要停止注浆全面检查。 （4）清洗时管中浆液的利用）清洗时管中浆液的利用 运输距离越长，运输距离越长，a液管中残留浆液越多，清洗时会造成很大液管中残留浆液越多，清洗时会造成很大 浪费，尽量利用管中浆液。浪费，尽量利用管中浆液。 6:45 六、注浆施工中常见问题及对策六、注浆施工中常见问题及对策 v1、注浆造成地表沉隆超限、注浆造成地表沉隆超限 v1）造成地表沉降过大的原因）造成地表沉降过大的原因 v（1）软土地层中没有进行同步注浆。采用管片注浆孔同步）软土地层中没

38、有进行同步注浆。采用管片注浆孔同步 注浆的施工过程，如果没有严格的过程控制，或者注浆液初注浆的施工过程，如果没有严格的过程控制，或者注浆液初 凝时间设定不合理，往往做不到真正意义的同步注浆。凝时间设定不合理，往往做不到真正意义的同步注浆。 v（2）掘进过程仅以注浆量为控制指标，限定每环的注浆量）掘进过程仅以注浆量为控制指标，限定每环的注浆量 范围，导致注浆量偏少，不能有效地对盾尾间隙进行填充。范围，导致注浆量偏少，不能有效地对盾尾间隙进行填充。 这种情况大多发生在以下情况：这种情况大多发生在以下情况：某些特殊地段或较小的转某些特殊地段或较小的转 弯半径上，土层损失加大；弯半径上，土层损失加大；

39、是由于地质条件或其他特殊原是由于地质条件或其他特殊原 因，掘进过程某环出土量剧增，而没有相应增大注浆量；因，掘进过程某环出土量剧增，而没有相应增大注浆量； 地层特性变化，却没有相应调整注浆量，如从粘土变为砂土、地层特性变化，却没有相应调整注浆量，如从粘土变为砂土、 从粘土变为裂隙水丰富的风化岩层等情况；从粘土变为裂隙水丰富的风化岩层等情况；盾构机在粘性盾构机在粘性 较高的粘土层掘进时，盾壳外壁会附着一层较厚的固结土体，较高的粘土层掘进时，盾壳外壁会附着一层较厚的固结土体， 与盾构机同步前进，无形中增大了盾尾间隙。与盾构机同步前进，无形中增大了盾尾间隙。 6:45 v（3）浆液强度过低，或浆液和

40、易性差，易离析而渗透到地）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。强度造成较大影响。 v（4）某些浆液凝结后，自身收缩量较大；或者双液浆过早）某些浆液凝结后，自身收缩量较大；或者双液浆过早 初凝，未能有效填充盾尾间隙。初凝，未能有效填充盾尾间隙。 v（5）浆液流动性太好，隧道管片最重要的顶部出现无浆液）浆液流动性太好，隧道管片最重要的顶部出现无浆液 填充；或者双液浆混合不充分，在土中逐渐流失。填充；或者双液浆混合不充分，在土中逐渐流失。 v（6）没有与监测紧密结合

41、，以监测成果指导施工。从盾构）没有与监测紧密结合，以监测成果指导施工。从盾构 机掘进过程的地表沉降规律来看，一般盾构机前方地表沉降机掘进过程的地表沉降规律来看，一般盾构机前方地表沉降 量在量在5mm内时，盾尾穿越这个位置时沉降不会超出规范允内时，盾尾穿越这个位置时沉降不会超出规范允 许的许的30mm。因此，当监测结果显示前方沉降量超过。因此，当监测结果显示前方沉降量超过5mm， 又没有及时采取有效注浆措施，沉降超出规范允许范围的可又没有及时采取有效注浆措施，沉降超出规范允许范围的可 能性相当大。能性相当大。 6:45 v2）造成地表隆起的原因）造成地表隆起的原因 v（1）注浆压力过大，注浆量偏

42、高。主要在土质软弱的地层）注浆压力过大，注浆量偏高。主要在土质软弱的地层 出现。出现。 v（2）隧道顶部有渗水通道连至地表。如原地质勘探孔，如）隧道顶部有渗水通道连至地表。如原地质勘探孔，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，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。不仅严重污染地面环境，还可能造成地表隆起。 v2、注浆液从盾尾流入或从进入土仓，损坏尾刷、注浆液从盾尾流入或从进入土仓，损坏尾刷 （1）注浆压力大时，浆液会沿着盾壳流入土仓中，进而 从螺旋输送机输出；而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

43、没有及时对盾尾密封注 入油脂，浆液在盾尾刷中凝固后，会使盾尾密封失效， 严重影响施工安全。 （2）管片构造不合理，也会造成注浆液的渗漏。 6:45 v3、管片上浮、错台、管片上浮、错台 v管片脱出盾尾后上浮的原因有：管片脱出盾尾后上浮的原因有： v（1）地质情况。从南京地铁盾构施工情况看，淤）地质情况。从南京地铁盾构施工情况看，淤 泥质粉质粘土层的上浮量大于砂层，而从广州地铁泥质粉质粘土层的上浮量大于砂层，而从广州地铁 盾构施工情况看，中、微风化岩层管片上浮量较大。盾构施工情况看，中、微风化岩层管片上浮量较大。 v（2）长细比很大的柔性构件的偏心受压。）长细比很大的柔性构件的偏心受压。 v（3

44、）浆液选型不当，浆液早期强度偏低，不能及）浆液选型不当，浆液早期强度偏低，不能及 时与围岩土体形成共同作用。时与围岩土体形成共同作用。 v（4）浆液初凝时间控制不当，没有及时填充盾尾）浆液初凝时间控制不当，没有及时填充盾尾 间隙或填充效果不佳。间隙或填充效果不佳。 v（5）注浆位置选择不当，采用管片注浆孔注浆时，）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浆孔位。以中下部注浆孔为注浆孔位。 v（6）盾构姿态较差，千斤顶编组压力差过大。）盾构姿态较差，千斤顶编组压力差过大。 6:46 盾构机管片浆液未凝固浆液已凝固 开挖轮廓线6280 注浆浆液 隧道外径6000 盾尾外径623

45、0 隧道内径5400 隧道外径6000 盾壳 盾尾内径6070 6:46 va区间盾构隧道区间盾构隧道no.160no.290衬砌发生了上浮，最大上衬砌发生了上浮，最大上 浮值为浮值为128mm，其中，其中no.260no.280环间上浮均值为环间上浮均值为 97mm。该区间隧道主要穿越高富水砂层，掘进的盾构和隧。该区间隧道主要穿越高富水砂层，掘进的盾构和隧 道如同水中的潜艇，特别是自重轻的隧道极易上浮。同步注道如同水中的潜艇，特别是自重轻的隧道极易上浮。同步注 浆采用了惰性浆液，浆采用了惰性浆液，24h强度很低，饱和浆液反而加大了对强度很低，饱和浆液反而加大了对 管片的浮力。施工单位试图加大

46、上部注浆压力压下隧道，效管片的浮力。施工单位试图加大上部注浆压力压下隧道，效 果不明显。因为注浆压力为注浆管口的压力，如果浆液不凝果不明显。因为注浆压力为注浆管口的压力，如果浆液不凝 固，一定距离后浆液压力趋向于相同，此时无异于将隧道泡固，一定距离后浆液压力趋向于相同，此时无异于将隧道泡 在惰性浆液中，在盾构机掘进振动和隧道内电瓶车运动振动在惰性浆液中，在盾构机掘进振动和隧道内电瓶车运动振动 下，惰性浆液材料很可能被有上浮趋势的管片挤到隧道底部。下，惰性浆液材料很可能被有上浮趋势的管片挤到隧道底部。 柱柱状状图图c隧隧道道 上上浮浮值值 a a点点1 15 5m mm m b b点点1 12

47、28 8m mm m 曲曲线线a脱脱出出盾盾 尾尾值值 c c点点- -1 13 34 4m mm m 曲曲线线b 贯贯通通前前复复测测值值 -140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 160170180190200210220230240250260270280290 设 计 轴 线（环 号） 隧 道 轴 线 高 程 （ mm） 6:46 v4、管片后期沉降、管片后期沉降 二次注浆纠偏处理二次注浆纠偏处理 v5、注浆系统管路堵

48、塞、注浆系统管路堵塞 v管路堵塞是注浆过程最常见、最易发生的问题。注浆系统管管路堵塞是注浆过程最常见、最易发生的问题。注浆系统管 路包括注浆管路堵塞、输浆管路堵塞等，主要是由于浆液初路包括注浆管路堵塞、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。采用长凝时间偏短，强度高，工序衔接不合理等原因造成。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。中的损失量较大。 v解决方法：调整合理浆液配比，添加缓凝剂；配置高压冲洗解决方法：调整合理浆液配比，添加缓凝剂；配置高压冲洗 装置；通过

49、盾尾内的可拆卸口进行机械疏通；盾构机停机前装置；通过盾尾内的可拆卸口进行机械疏通；盾构机停机前 用膨润土等将注浆管充满，以防浆液回流而堵塞注浆管用膨润土等将注浆管充满，以防浆液回流而堵塞注浆管 。 v6、喷涌、喷涌 v由于地下水位高，注浆液被稀释或未完全填充，在一段距离由于地下水位高，注浆液被稀释或未完全填充，在一段距离 以后，汇聚在管片外侧的水在压力作用下流到掌子面，造成以后，汇聚在管片外侧的水在压力作用下流到掌子面，造成 喷涌。喷涌。 v解决方法：调整浆液配比，高强、不易离析；通过二次注浆解决方法：调整浆液配比，高强、不易离析；通过二次注浆 封堵后部水源。封堵后部水源。 6:46 v7、小

50、曲线轴线偏移、小曲线轴线偏移 v小区率半径部位施工时，如果不立即固定土体，则无法得到小区率半径部位施工时，如果不立即固定土体，则无法得到 合格的盾构推进反力，因此带来管片的变形、隧道位移，最合格的盾构推进反力，因此带来管片的变形、隧道位移，最 终使隧道轴线发生偏离。终使隧道轴线发生偏离。 v解决措施：提前加固小曲线段地层；使之能够提供足够反推解决措施：提前加固小曲线段地层；使之能够提供足够反推 力；注入早强的浆液，急凝砂浆或双液浆；采取防盾尾渗漏力；注入早强的浆液，急凝砂浆或双液浆；采取防盾尾渗漏 的措施。的措施。 v8、管片注浆孔渗漏、管片注浆孔渗漏 v从管片注浆孔进行注浆时，如果处于砂层、

51、流塑状淤泥质地从管片注浆孔进行注浆时，如果处于砂层、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。涌入而造成隧道偏移，地表沉降。 v解决措施：在管片注浆孔设置逆止措施、在注浆管设置逆止解决措施：在管片注浆孔设置逆止措施、在注浆管设置逆止 措施。措施。 v9、盾构机整体下沉或上浮、盾构机整体下沉或上浮 v地质异常导致的盾构机姿态无法控制地质异常导致的盾构机姿态无法控制 v解决措施：盾体注浆解决措施：盾体注浆 6:46 v10、注浆检测、注浆检测 v探地雷达：简称探地雷达：简称gpr，是利用高

52、频电磁波束的反射来探测不，是利用高频电磁波束的反射来探测不 可见目标体或者地下界面，确定其内部结构形态或位置的一可见目标体或者地下界面，确定其内部结构形态或位置的一 种高分辨率电磁扫描技术。探地雷达采用的是时间域脉冲雷种高分辨率电磁扫描技术。探地雷达采用的是时间域脉冲雷 达，将电磁脉冲发射到地下介质中，在地下介质的电性分界达，将电磁脉冲发射到地下介质中，在地下介质的电性分界 面上电磁波发生反射现象，反射的电磁波回到地面，通过接面上电磁波发生反射现象，反射的电磁波回到地面，通过接 收并分析这种反射信号的传播规律就可以达到探测地下目标收并分析这种反射信号的传播规律就可以达到探测地下目标 的目的。的

53、目的。 v抽芯检测抽芯检测 6:46 结结 语语 v通过不同注浆方式的优劣、常见问题的分析，盾构机注浆控通过不同注浆方式的优劣、常见问题的分析，盾构机注浆控 制措施盾构机注浆控制措施主要在于以下几个方面：制措施盾构机注浆控制措施主要在于以下几个方面： v1、盾构机设计制造时，应根据地层情况，选择不同的盾尾、盾构机设计制造时，应根据地层情况，选择不同的盾尾 注浆方式。在条件允许的情况下，尽可能采用通过安装在盾注浆方式。在条件允许的情况下，尽可能采用通过安装在盾 尾的注浆管进行同步注浆的方式，注浆工艺应既可选择单液尾的注浆管进行同步注浆的方式，注浆工艺应既可选择单液 浆，也可选择双液浆，注浆过程应设计为自动控制，而将通浆，也可选择双液浆，注浆过程应设计为自动控制，而将通 过管片注浆孔注浆作为备选注浆方案或补充应急方案。过管片注浆孔注浆作为备选注浆方案或补充应急方案。 v2、合理选择注浆液类型。、合理选择注浆液类型。 v（1）惰性浆液初凝时间长，制备成本低，在上海