6号线同步注浆及二次注浆方案

1、天津地铁6号线工程西站站（不含）至河北大街站（含）土建施工 目 录1、工程概况12、工程地质和水文地质13、编制依据34、注浆目的及注浆材料选择34.1注浆材料的选择35、施工组织机构设置46、同步注浆56.1同步注浆系统原理56.2同步注浆材料及配比设计76.3同步注浆主要技术参数的设定86.4同步注浆工艺流程及过程控制96.5、质量保证措施127、二次注浆127.1注浆材料137.2注浆设备137.3注浆参数137.4注浆孔位置137.5注浆过程控制137.6安全、文明施工措施148、二次深孔加强注浆148.1注浆材料158.2注浆设备158.3注浆参数158.4注浆孔位置158.5注浆过

2、程控制178.6安全、文明施工措施18181、工程概况天津地铁6号线，从北竹林站开始，下穿民房建筑、天津西站进站匝道桥、京沪铁路、津秦高铁、南仓城际联、天津西站出站匝道桥，至既有1号线预留的6号线节点扩建而设置的西站站新增活塞风道工点。区间起讫里程分别为左线里程DK15+871.570DK15+992.268，长链400.451m，区间长521.149m，共433环；右线里程DK15+871.570DK16+012.568，长链393.379m，区间长534.377m，共442环。下穿铁路站场左线里程：D1K16+022.42DK15+789.047，下穿段区间长158.609m，盾构管片12

3、5环264环；右线里程：DK16+035.642DK15+822.563，下穿段区间长170.327m，盾构管片136环286环。区间平面由半径为350m、缓和曲线及直线构成，纵断面上，本区间线路出北竹林站后，左右线以3的坡度上坡，而后右线以13.704（左线13.618）的坡度上坡，最后以2的坡度上坡到达区间线路设计终点（天津西站），区间结构顶部覆土厚度约16.0620.92m。区间采用盾构法施工，未设联络通道和排水泵站，主体结构为由管片错缝拼装而成的环形结构，结构内径为5.50m，管片厚度为0.35m，环宽1.20m，环间通过螺栓连接。盾构自始发152m后进入国铁站场范围，以直线段下穿17

4、0m的国铁站场。2、工程地质和水文地质 影响区段范围内地层主要为第四系全新统人工填土层（人工堆积Qml）、新近沉积层（第四系全新统新近组故河道、洼淀冲积Q43Nal）、第陆相层（第四系全新统上组河床河漫滩相沉积Q43al）、第海相层（第四系全新统中组浅海相沉积Q42m）、第陆相层（第四系全新统下组沼泽相沉积Q41h及河床河漫滩相沉积Q41al）、第陆相层（第四系上更新统五组河床河漫滩相沉积Q3eal）、第海相层（第四系上更新统四组滨海潮汐带相沉积Q3dmc）、第陆相层（第四系上更新统三组河床河漫滩相沉积Q3cal）、第海相层（第四系上更新统二组浅海滨海相沉积Q3bm）、第陆相层（第四系上更新统

5、一组河床河漫滩相沉积Q3aal）。隧道下穿股道影响区段，洞身主要通过地层为粉质粘土、粘土、粉砂、粉土层中。 本影响区段内表层地下水类型为第四系孔隙潜水。赋存于第陆相层以下粉砂及粉土中的地下水具有微承压性，为微承压水。 经分层取水样化验，地表水及第陆相层之上的潜水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀，对钢结构具有中等腐蚀。第陆相层及以下的微承压水对混凝土结构具有硫酸盐中等强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀。图1 北竹林站西站站站盾构区间左线地质纵剖面图 图2 北竹林站西站站站盾构区间右线地质纵剖面图3、编制依据3.1铁道第三勘察设计院集团有限

6、公司印发的天津地铁6号线工程图纸3.2岩土工程勘察报告3.3地铁设计规范(GB-501572013)3.4混凝土结构设计规范(GB500102010)3.5地下工程防水技术规范(GB501082008)3.6盾构法隧道施工与验收规范(GB504462008)3.7岩土工程技术规范(DB29202000)3.8普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-20113.9本工程合同及招标技术文件要求3.10国家、天津市现行的设计、施工相关规范、规程。4、注浆目的及注浆材料选择 当管片脱离盾尾后,在土体与管片之间会形成一道宽度为250mm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

7、，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。4.1注浆材料的选择注浆材料进场后，必须通过现场监理工程师认可，在监理的见证下现场取样送检，检测合格后投入使用。 1.水泥Ø 技术标准：GB175-2007Ø 标准名称：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥Ø 材料名称：普通硅酸盐水泥Ø 强度等级：42.5RØ 进货验收批量：不大于200t2.粉煤灰

8、Ø 技术标准：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 3.砂Ø 技术标准：JGJ24-2011Ø 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.钠基膨润土Ø 技术标准：GB/T 209732007Ø 材料名称：钠基膨润土Ø 进货验收：不大于60t5.减水剂Ø 技术标准：GJG8076-1997Ø 品质：合格

9、16; 进货检验：生产厂家提供性能检验合格证5、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

10、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6、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。6.1同步注浆系统原理盾构机注浆装置为A液注入系统和B液注入系统的双注入系统，在盾尾后侧共设置四个注入口。注入管线分为各自独

11、立的系统，注浆参数为人工手动控制和自动注入两种工作模式，最大注入工作压力为5.5MPa，最大流量为280L/min。系统自带自动、手动切换清洗功能，若发生浆管堵塞情况，可以及时切换，能够有效的疏通注浆管路。在铰接前段设置有16处径向注浆孔，能有效的减少地面沉降，并在进出洞时具有方便加注止水材料的功能。图 盾构机注浆装置在后配套上安置一个储浆罐，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

12、，浆液压注与盾构掘进同步进行。同步注浆系统操作界面6.2同步注浆材料及配比设计根据经验公式，考虑盾构施工地层中以粉土、粉质粘土为主的渗透系数较大，取较高系数，实际注浆量取值为理论方量的1.52.5倍，即4.056.75/环。注浆量的最终确定要视注浆压力、隧道稳定情况以及地面沉降情况而定，以上数值仅为经验值。在穿越铁路线路段，掘进过程中加强加密地面沉降、隆起监测，及时分析数据，调整盾构机掘进参数和注浆压力。根据盾构施工经验，同步注浆拟采用下表所示的浆液配比，在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边环境等，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：同步注浆材料配比表水泥（

13、kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂802003812416050710934460470按需要根据试验加入胶凝时间：一般为310h，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。对于穿越铁路群地段需要利用注浆提高早期强度的地段，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。固结体强度:1天不小于0.2MPa，28天不小于3.0MPa。浆液结石率:>95%，即固结收缩率<5%。浆液稠度:911cm，对每一环的浆液稠度用稠度检测仪进行检测，保证稠度复合要求。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%

14、。同步注浆的数量按照盾尾间隙的150%250%进行控制，安排专人进行同步注浆量和浆液拌合质量的监督工作，并做好计量记录以备查验。6.3同步注浆主要技术参数的设定6.3.1、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0.20.4MPa。6.3.2、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

15、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 =（6.432 -6.22）×3.14×1.2×(150%250%)/4=4.056.75m3即注浆量为4.056.75m3/环（1.2m） 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倍，实际注浆量4.05m36.75m3/环。6.3.3、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

16、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)。6.3.4、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

17、达到更佳。6.4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

18、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6.4.1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。6.4.2浆液的运输与储存(1)浆液运输车的容积为8m3；(2)浆液运输车配备有搅拌设备，如果电瓶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)

19、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(8m3)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。6.4.3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双重控制:即4.05m3单环注浆量，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

20、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(

21、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。6.5、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、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

22、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。7、二次注浆同步浆量按照理论计算，应该为盾构穿越地层产生空隙量的150%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

23、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。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。二次注浆宜从隧道的两腰开始，注完顶部再注底部，也可多点同时进行，注浆完毕后封闭注浆孔，注浆压力和注浆量双控，施工中对注浆位置、压入量、压力值做详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整。7.1注浆材料考虑到本标段地面周围存在较多的风险源，在隧道开挖影响较大的地段，防止周边土体松动领域的扩大，二次注浆主要采用水泥浆，为减少地面沉降时，可选择速凝型浆液，如水泥水玻璃双液浆等。水泥单液浆配比一般

24、取水灰比11或11.5。水泥水玻璃双液浆配比见表双液浆配比及浆液主要性质表组别水灰比A液B液（体积比）缓凝剂添加量（水泥用量）浆液密度（g/cm3）凝结时间（秒）1111101.51.4420487.2注浆设备注浆设备安放在最后一节台车上，主要由一个水泥浆搅拌筒、一个水玻璃储存筒、一个注浆泵。注浆泵采用双液注浆泵，安有两个控制阀和两个压力表，可以控制每种浆液的压力和流量，水玻璃和水泥浆液通过两个高压软管在混合阀处混合。7.3注浆参数二次注浆压力值一般设定在0.30.5Mpa，具体部位还应参考隧道覆土厚度、地下水的压力及管片的强度等进行准确设定。为控制隧道本身的沉降及提高隧道的防水功能计划对隧道

25、采取二次压浆。7.4注浆孔位置 本工程二次注浆采用后方注浆方式，即管片在脱出盾尾5环位置进行二次注浆，注浆孔位置选择在管片环的左上侧或者是右上侧部位。7.5注浆过程控制（1）检查注浆系统是否处于正常工作状态，压力表是否正常；（2）用钢筋捣通吊装孔底部25mm厚的混凝土，在吊装孔上安装连接阀，将混合阀与连接阀连接，然后再次检查管路连接的密封性；（3）在浆液搅拌筒中按设计的水灰比进行浆液拌制，严禁浆液中有结块存在，以免注浆管堵塞；（4）进行二次注浆时，起动注浆泵，然后先打开水泥浆控制阀，待水泥浆液流量稳定后再打开水玻璃浆液控制阀；（5）在二次注浆结束时，先停止水玻璃浆液泵入，1015秒后再停止水泥

26、浆液泵入；（6）注浆完毕后，及时冲洗混合阀及连接阀门，使之可顺利进行下一次注浆；（7）二次注浆结束后，对每一个注浆孔进行密封，以防渗水。注浆孔密封圈和注浆管盖密封圈均采用缓膨胀型遇水膨胀橡胶制品。7.6安全、文明施工措施（1）严格注浆量和注浆压力“双控制”，加强监控量测，避免对管片等结构产生破坏性影响。（2）对施工人员进行安全培训，加强施工人员的安全意识。（3）严格按照注浆泵安全操作规程施工，非操作人员，严禁操作注浆泵。（4）注浆过程中尽量减少浆液的洒漏。注浆完后，对洒漏的浆液、清洗管路的废水应及时处理，做到注浆前、注浆中、注浆后等各阶段施工面的机具设备摆放整齐、有序、作业面干净。8、二次深孔

27、加强注浆 为保证盾构施工过程中铁路站场的安全，在盾构下穿铁路站场左线里程：D1K16+23.777DK15+781.935，下穿段区间长158.609m，盾构管片125环264环；右线里程：D1K16+37.833DK15+814.781，下穿段区间长170.327m，盾构管片136环286环，实行全程二次深孔注浆，盾构下穿铁路站场时将采用16孔的特殊管片，取代普通段落的二次注浆，以提高管片强度和稳定性，减少后期沉降及周边环境的影响，二次深孔注浆加固采用双液浆，注浆时应遵循“多点、低压、多次”注浆原则。8.1注浆材料 为保证盾构顺利下穿铁路站场，二次深孔注浆将选择双液浆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：水泥浆：水玻璃=1:1（体积比）。在具体的施工中，应根据实际情况对配合比做相应的调整。8.2注浆设备二次深孔加强注浆设备在第一节台车与盾尾之间，选取台车一侧搭设固定注浆平台，用来摆放注浆设备,主要由一个水泥浆搅拌筒、一个水玻璃储存筒、一个注浆泵。注浆泵采用双液注浆泵，安有两个控制阀和两个压力表，可以控制每种浆液的压力和流量，水玻璃和水泥浆液通过两个高压软管在混合阀处混合。8.3注浆参数注浆采用双液浆，注浆压力控制在0.41.2MPa范围内，拟在100m试验段内设置4个注浆压力范围：0.40.6MPa，0.60.8MPa，