天津同步注浆及二次注浆方案

1、 天津地铁5号线第8合同段 同步注浆及二次注浆方案目 录1、工程概况11.1 工程概况11.2 工程地质、水文地质11.2.1 工程地质情况11.2.2 水文地质情况42、编制依据53、注浆目的及注浆材料选择54、施工组织机构设置65、同步注浆75.1、同步注浆系统原理75.2、同步注浆材料及配比设计95.3、同步注浆主要技术参数的设定.105.4、同步注浆工艺流程及过程控制115.5、质量保证措施146、二次注浆146.1注浆材料146.2注浆设备156.3注浆参数156.4注浆孔位置156.5注浆过程控制156.6安全、文明施工措施16171、工程概况1.1 工程地质、水文地质建昌道道站思

2、源道站区间隧道自建昌道站开始，沿红星路走向，斜穿天津市轧钢三厂至思源道。区间沿线经过天津天物集团浩英工贸有限公司、天津贝龙热力设备制造有限公司、天津市轧钢三厂金属材料科技有限公司等企业单位，地面建筑多为低层厂房及民用房屋。区间设计里程为右线DK12+359.690DK12+868.550，短链37.250m，右线区间全长471.61m，左线岂止里程为右CK12+359.690CK12+868.550，短链25.212m，左线区间全长483.648m。本区间线路出建昌道站后，左右线以2的坡度下坡，而后以7.2（右线7.38）的坡度上坡，再以3坡度下坡到达设计终点思源道站。区间结构顶部覆土厚度约9

3、.3810.60m。1.2 工程地质、水文地质1.2.1 工程地质情况 1、建昌道站思源道站区间：场区地层主要为第四系全新人工填土层（人工堆积Qml）;第I陆相层（第四系全新统上组湖沼相沉积Q43l+h）;第I陆相层(第四系全新统上组河床河漫滩相沉积Q43al)；第I海相层（第四系全新统中组浅海相沉积Q42m）;第II陆相层（第四系全新统下组沼泽相沉积Q41h）;第II陆相层(第四系全新统上组河床河漫滩相沉积Q4eal);第三陆相层(第四系更新统五组河床河漫滩相沉积Q3eal);第II海相层（第四系上更新统四组滨海潮汐带相沉积Q3dmc）；第IV陆相层（第四系上更新统三组河床河漫滩相沉积Q3c

4、al）。地基土分布特点：1层杂填土：场地范围广泛分布，夹碎砖块、石子等，成分不均，结构松散，孔隙较大。2层素填土：场地范围内呈透镜体状分布，以褐色粘土为主，夹灰渣，碎砖石，可塑状，填垫年限超过20年。11层粘土和12层粉质粘土：土体呈可塑硬塑状态，土质均匀，本亚层层位连续稳定，层底略有起伏。23层粉土：本亚层层位较为稳定，分布较为连续，土体呈稍密中密状态，中压缩性夹24粉砂透镜体。1层粘土：仅在区间小里程思源道站端部分布，土体空隙比较大，压缩性高。11粘土和12粉质粘土：本亚层分布连续、稳定、土体粉粒含量高，层理状分布，呈流塑软塑状态，中高压缩性。18淤泥质粘土和19淤泥质粉质粘土：本层土呈透

5、镜体状分布，流塑状态，高压缩性。41粘土和42粉质粘土：本亚层分布连续、稳定，土体粉粒含量高，偏粉土，层理状分布，呈软塑流塑状态。43粉土：本层土呈透镜体状态分布，很湿，中密状态，中压缩性。01粘土和02粉质粘土：土层分布连续、稳定，呈可塑状态，中压缩性。11粘土和12粉质粘土：本亚层分布较为连续，但底部起伏较大，土体呈可塑状态，中压缩性，DK12+593.0m至DK12+859.0m夹13粉土，14粉砂。23粉土和24粉砂：本亚层顶板起伏较大，主要由粉土组成，局部分布为粉砂，土体呈中密密实状态。本层土在DK12+530DK12+740m段内位于盾构范围内。11粘土和12粉质粘土：本亚层分布连

6、续，顶板略有起伏，呈可塑硬塑状态，中压缩性，含姜石（约15cm）。13粉土：本层土呈透镜体状分布，很湿，密实状态，中压缩性。21粘土和22粉质粘土：土体呈可塑硬塑状态，中压缩性，含姜石（约15cm）。分布不连续，多以透镜体分布。23粉土、24粉砂和25细砂：本层土在本场地分布较为连续但顶板起伏较大，DK12+740.0m至DK12+859.0m层分布较厚，呈密实状态，中低压缩性，局部含姜石，主要由粉土组成。11粘土和12粉质粘土：本亚层分布较为连续，仅右线大里程处缺失，土体呈可塑硬塑状态，中压缩性。23粉土、24粉砂和25细砂：本层土分布较为连续，层位较为稳定，土体呈密实状态，中低压缩性。11

7、粘土和12粉质粘土：本亚层分布较为连续，土体呈可塑硬塑状态，中压缩性，含铁质、姜石（约15cm），主要由粉质粘土组成，粘土以透镜体状态分布。23粉土、24粉砂和25细砂：本亚层分布较为连续，但其厚度、顶板和底板起伏都较大土体呈密实状态，中低压缩性。31粘土和32粉质粘土：本亚层分布较为连续，土体呈可塑硬塑状态，中压缩性，含铁质、姜石（约15cm），主要由粉质粘土组成，粘土以透镜体状态分布。1.2.2 水文地质情况1、建昌道站思源道站区间场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水；赋存于第陆相层中及其以下粉砂及粉土层中的地下水具有承压性。地下水的温度，埋深在5m范围内随气温变化，5m以下随深度略有递增

8、，一般为1416。表层地下水类型为第四系孔隙潜水，地下水埋藏较浅，本次勘察期间地下水潜水水位埋深0.801.40m，高程0.741.22m。本场地范围内的孔隙潜水主要赋存于第陆相层23粉土层中。此层粉土具有层理性，与粉质粘土呈互层状分布，局部夹粉砂透镜体。潜水含水层水平、垂直向渗透性差异较大，当局部地段夹有粉砂薄层时，其富水性、渗透性相应增大。接受大气降水和地表水入渗补给，地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降，多年变化平均值约为0.8m。主要含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流缓慢。排泄方式主要有蒸发、人工开采和下渗补给下部承压水。场地内23粉土、24粉砂层为第一

9、层承压水含水层，以02粉质黏土层、12粉质黏土层为主要隔水顶板；23粉土、24粉砂、23粉土和24粉砂层为第二层承压水含水层，局部分布较厚，以12粉质黏土层为主要隔水顶板；23粉土层、24粉砂和25细砂层为第三层承压水含水层，以12粉质黏土层为主要隔水层顶板。第一层承压水主要接受上层潜水的渗透补给，与上层潜水水力联系紧密，以地下径流方式排泄，同时以渗透方式补给深层地下水。第二、第三层承压水主要接受上层承压水和潜水的渗透补给，根据地层揭示情况来看，第二层承压水与第三层承压水间的隔水层分布不连续、局部位置厚度较薄，所以两层承压水水力联系紧密。承压水水位受季节影响较小，第二承压含水层稳定水位埋深为3

10、.003.50m，高程为-0.50-1.00m左右。2、编制依据2.1铁道第三勘察设计院集团有限公司印发的天津地铁5号线工程图纸2.2岩土工程勘察报告2.3地铁设计规范(GB-501572003)2.4混凝土结构设计规范(GB500102010)2.5地下工程防水技术规范(GB501082008)2.6盾构法隧道防水技术规程(DBJ085096)2.7盾构法隧道施工与验收规范(GB504462008)2.8岩土工程技术规范(DB29202000)2.9普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-20002.10本工程合同及招标技术文件要求2.11国家、天津市现行的设计、施工相关规范、规程。3、 注浆

11、目的及注浆材料选择 当盾片脱离盾尾后,在土体与管片之间会形成一道宽度为115140mm左右的环行空隙。同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层，防止地面变形过大而危及周围环境安全，同时加强管片外防水并使隧道整体得到。在同步注浆后若发现以下情况之一（1、隧道成形后地面沉降仍有较大的变化趋势；2、局部地层较软；3、同步注浆注浆量不足时），可通过管片中部的注浆孔进行二次注浆，二次注浆可起加强及堵水的作用。 3.1注浆材料的选择 1.水泥Ø 技术标准：中华人民共和国国家标准GB175-1999Ø 标准名称：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥Ø 材料名称：普通硅酸盐水

12、泥Ø 强度等级：32.5RØ 进货验收批量：不大于300t，附有质量证明书2.粉煤灰Ø 技术标准：中华人民共和国国家标准GB1956-1991Ø 标准名称：用于水泥和混凝土中的粉煤灰Ø 级别：三级Ø 进货检验：不大于200t，附有质量证明书 3.砂Ø 技术标准：中华人民共和国行业标准GJG52-1992Ø 标准名称：普通混凝土用砂质量标准及检验方法Ø 产源：河砂Ø 规格：细砂，uf=1.62.2Ø 验收批量：不大于400m3 4.粘土Ø 材料名称：钠基膨润土、普通粘土

13、6; 进货验收：5.减水剂Ø 技术标准：中华人民共和国国家标准GJG8076-1997Ø 品质：合格进货检验：生产厂家提供性能检验合格证4、施工组织机构设置同步注浆及二次注浆在盾构施工中起到至关重要的作用，因为它不仅会影响到隧道的成型质量，还会影响到地面的沉降，甚至危及到地面建筑物、地下管线的安全。为确保“安全、优质、高效、低耗”地完成本工程施工，我经理部特成立一个注浆组，由项目经理任组长、副经理和总工程师任副组长，由工程管理部、安质部、机电物资部分别负责现场技术、安全质量、机电维修方面的监督指导。另外下设一个同步注浆作业班和一个二次注浆作业班负责现场注浆施工。注浆作业班都

14、是按两班倒配置，同步注浆作业班每班由3个拌浆工、1个操作手组成，二次注浆班每班由2个拌浆工，1个司泵工、一个记录员组成。组织机构如下图所示。项目经理 总工程师项目副经理工程管理部试 验 室机电物资部安 质 部二次注浆作业班同步注浆作业班组织机构图5、同步注浆盾构机的外径为6.45m，管片的外径为6.2m，当盾构机掘进后，在管片与地层之间将存在一定的空隙，为控制地层变形，减少沉降，并有利于提高隧道抗渗性、管片衬砌的早期稳定，管片壁后环向间隙主要采用同步注浆方式填充。同步注浆的材料、配比、参数及工艺等根据本合同段工程具体地质水文和环境条件，并参照以往的类似工程经验及现场推进速度确定。5.1、同步注

15、浆系统原理投入本标段施工的盾构机配有同步注浆系统。同步注浆管采用外置式的形式依附在盾构壳体上；在后配套上安置两台注浆泵，每台注浆泵有两个注浆缸，共有4根注浆管通向盾尾，沿盾尾圈对称布置，为了防止盾尾内注浆管发生堵塞，在盾尾的注浆管旁边另外安装有4根备用注浆管。泵送注浆量是通过调整液压油缸的速度进行调整，每个泵送油缸都装有计数指示器，盾构司机可以根据计数器上的读数了解每根注浆管内的注浆量。注浆可以采用手动或者自动两种方式控制。在盾尾注浆管路的出口处装压力传感器，在盾构操作室和注浆控制箱上都可以看到注浆时管路出口处的压力。设置为自动控制时，应预先通过可编程控制器（PLC）设置注浆最大压力值和最小压

16、力值，当注浆压力达到设定最大注浆压力时，注浆管路所连接的液压油缸立即自动停止工作；当注浆压力减小到PLC所设定的最小压力时，液压油缸自动启动重新开始注浆。设置成手动控制方式则人工根据掘进情况随时调整注浆量。在后配套上安置一个储浆罐，每台电瓶车后拖一节运浆罐，同时在储浆罐和运浆罐内均装有搅拌叶片对浆液随时进行搅拌，可防止浆液凝结或离析。浆液材料在盾构井旁边的搅拌站按照设计配合比拌合后，通过管道输送到浆液车内，由电瓶车运输到隧道内，利用浆液车上的转运泵将浆液打到储浆罐内，注浆泵与储浆罐连接，浆液压注与盾构掘进同步进行。 同步注浆系统操作界面 同步注浆管路布置示意图5.2、同步注浆材料及配比设计5.

17、2.1同步注浆材料在盾构施工中， 通常选用砂子、水泥、粉煤灰、膨润土及一些外加剂等作为同步注浆的原材料，注浆材料必须具备以下基本性能 ： (1）具有良好的长期稳定性及流动性，并能保证适当的初凝时间（610h），以适应盾构施工以及远距离输送的要求; (2）具有良好的充填性能; (3）在满足注浆施工的前提下，尽可能早地获得高于地层的早期强度; (4）浆液在地下水环境中，不易产生稀释现象;(5）浆液固结后体积收缩小，泌水率小;(6）原材料来源丰富、经济，施工管理方便，并能满足施工自动化技术要求;(7）浆液无公害，价格便宜;5.2.2浆液配比及主要物理力学指标根据本合同段的地层地质、地面构建物情况及以

18、往的施工经验，盾构同步注浆拟采用下表所示的浆液配比：水泥（kg）水（kg）砂子（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）12040054044050在施工中，还需根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验不断优化配合比参数。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标：1）胶凝时间：一般为610h，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，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良好的注浆效果。2）固结体强度：一天不小于0.2MPa（相当于软质岩层无侧限抗压强度），28天不

19、小于2.5MPa（略大于强风化岩天然抗压强度）。3）浆液结石率：>95%，即固结收缩率<5%。4）浆液稠度：812cm/m。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%。5.3、同步注浆主要技术参数的设定5.3.1、注浆压力注浆压力是根据地层的土压力、水压力、管片强度及地面监测情况综合判断而设定的。注浆量压力过大会出现：地面隆起、浆液破坏洞尾密封刷出现盾尾漏浆、浆液从盾构机外壳与土体之间的孔隙流入土仓、管片出现受压变形或是被损坏；如果注浆压力过小，则出现注浆的填充速度很慢，注浆量不足，使地表变形增大。根据设计资料及以往的施工经验，暂定注浆压力设定在0.30.5

20、MPa。5.3.2、注浆量注浆量除了受到浆液向土体中渗透及泄漏影响外，还要考虑超挖、曲线施工、注浆材料种类等的影响，实际上是没有一个明确的规定值，通常按如下列公式进行计算。注浆量的计算公式：Q=V×a Q =（6.452 -6.22）×3.14×1.5×(200%-250%)/4=7.459.31m3即注浆量为7.45-9.31m3/环（1.5m） a-注浆率。注浆率一般是从几方面考虑，包括注浆压力产生的压密系数、地质情况的土质系数、施工消耗系数、超挖系数等，根据设计资料及施工经验，本区间a-注浆率可取1.52.5，本标段实际浆液的注入率暂按2.0考虑。

21、实际注浆量7.45m3/环。5.3.3、注浆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。在实际施工中注浆量是靠注入速度来控制的，因此对注入速度进行计算，根据每环注入量和每环行程推进时间得到注人速度，计算式如下：v=Qt式中：v-注入速度 (ms)；Q-每环注人量(m3 )；t-每环行程推进时间(s)。5.3.4、注浆结束标准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和注浆量达到设计值的95%以上时，即

22、可认为达到了质量要求。对本设计参数还需通过对地表及周围建筑物监控量测结果分析判断，进行参数优化，使注浆效果达到更佳。5.4、同步注浆工艺流程及过程控制同步注浆是保证地面建筑物、地下管线、盾尾密封及衬砌管片安全的重要一环，因此须严格控制，并依据地层特点及监控量测结果及时调整各种参数，确保注浆质量和安全。为了使环形间隙能较均匀地填充，并防止衬砌承受不均匀偏压，同步注浆对盾尾预置的4个注浆孔同时进行压注，并根据设在每个注浆孔出口处的压力器，对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而获得对管片背后的对称均匀压注。具体注浆工艺流程如下图。开始注浆系统配置数据采集与管理、计划图表注浆拌制参数设计 设

23、定控制方式检测试验不合格合格浆液运输注浆注浆工况分析式与参数调整控制方不正常正常继续注浆完毕注浆效果检查反馈信息综合评价不符合要求采取补充注浆措施符合下环注浆同步注浆工艺流程图5.4.1浆液拌制(1)水泥、粉煤灰、膨润土不可有结块现象，砂宜采用中砂，含泥量不应大于1%，硫化物和硫酸盐含量不应大于1%；(2) 原材料计量误差要控制在规范要求范围内，其中水泥误差控制在1%以内，其它控制在2%以内;(3)各成分材料按合理顺序投放(按照水、水泥、砂依次进行)；(4)搅拌要均匀，杜绝拌好的浆液中有结块。5.4.2浆液的运输与储存(1)浆液运输车的容积为7.5m3；(2)浆液运输车配备有搅拌设备，如果电瓶

24、车在运输途中发生故障或其它原因停留时间过长，则可将搅拌设备连接接到附近的电源上进行浆液搅拌，防止浆液初凝；(3)浆液拌制好后，输人浆液运输车中，运至工作面，随后利用拖车上的混凝土泵将砂浆输入盾构机拖车上的储浆罐(7.5m3)中并立即开始搅拌；(4)由于运输过程中无法搅拌，故运输时间不宜过长。特殊情况需较长时间运输、储存，则考虑适当加入缓凝剂；(5)若浆液发生沉淀、离析，则应进行二次搅拌;(6)浆液运输车与储存设备要经常清洗。5.4.3浆液压注 (1)接好注浆管路、压力传感器； (2)注浆跟掘进同步进行，注浆速度应与掘进速度相适应，无特殊情况须两个泵同时注浆；(3)注浆饱满程度由注浆压力和注浆量

25、双重控制:即3.76m3<单环注浆量<4.96m3 ，0.3MPa<注浆压力<0.5MPa；(4)在安装管片或暂停掘进时，应间断性的泵入浆液以保持管路畅通；(5)注浆过程中要密切关注管片的变形情况，若发现管片有破损、错台、上浮等现象应立即停止注浆；(6)当注浆量突然增大时要检查是否发生了泄漏或注入掌子面，若发生这些现象则立即停止注浆，妥善处理后再继续注入；(7)注浆过程中若发生管路堵塞，应立即处理以防止管中浆液凝结；(8)不得随意往砂浆罐中加水，冲洗浆液车的水应排干，方可接砂浆；(9)随时检查砂浆储料罐中的砂浆是否正常，以及管路和注浆泵内砂浆是否有离折、凝固、脱水，如有

26、异常即停机处理(10)若遇特殊情况，浆液在泵、注浆管路中停滞>2h，就必须进行处理或用膨润土充满管路；(11)注浆过程中要做好注浆记录。包括注浆时间、注浆压力(变化)、注浆量、注浆过程中出现的问题及解决方法等;(12)注浆结束后要对注浆设备和注浆管路进行彻底的清洗。5.5、质量保证措施(1)注浆用的材料如水泥、膨润土、粉煤灰等进场后应该进行一次复试，只有复试合格后才能投入使用。(2)注浆前进行详细的浆液配比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比，保证所选浆液配比、强度、耐久性等物理力学指标符合设计施工要求。 (3)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、

27、记录、分析，及时做出P(注浆压力)-Q(注浆量 )-t(时间)曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆。(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，修正注浆参数设计和施工方法，发现情况及时解决。 (5)做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）环形间隙填充不够、结构与地层变形不能得到有效控制、存在地下水渗漏区段、盾构穿越重要建筑物时防止变形超出范围，必要时通过吊装孔对管片背后进行二次补浆。（7）注浆同时，要观察盾尾密封效果，防止浆液通过盾构机与管片之间渗漏。6、二次注浆同步浆量按照理论计算，应该为盾构穿

28、越地层产生空隙量的200%250%，但是在实际施工中，同步注浆注入量即使达到250%也不能完全控制住地面沉降值，原因可能有3个：一是同步注浆的浆液不能完全填充满盾构穿越产生的空隙；二是地层渗透系数太大，浆液流失到地层中；三是同步注浆的浆液在凝固时体积会产生收缩。所以我项目部决定在：当管片裂缝、接缝渗漏水及地面沉降控制较高的地段或在盾构施工对地表建筑物或管线影响较大地段，采用二次注浆来控制沉降。6.1注浆材料考虑到本标段地面建筑物和地下管线、构筑物相对比较多，在隧道开挖对地表建筑物或管线影响较大的地段，防止周边土体松动领域的扩大，我们选择水泥水玻璃双液型浆液。根据以往的施工经验，水泥浆所用材料及配比如下：1m3的配合比为（kg/m3）水泥：水：膨润土