灌浆料在地铁中的应用

1、3、盾构法施工中灌浆技术工艺4、同步灌浆料的分类及工程应用1、注浆技术2、地铁施工中灌浆技术简介5、现存问题6、总结1 注浆技术利用压缩空气流保护的高压水射束,对土体进行冲刷切割,使浆液与土体搅拌混合形成固结体,从而起到加固地基、基坑防渗、既有构筑物纠偏等作用。（静压灌浆）：用一定的压力向土体等注入比重较大的浆液,在压力传递作用下,注入的浆液沿地基应力场中的最小主应力面或弱应力分布区延伸,填充空隙,起到加固土体的作用。既可以用于地基加固工程,又可用于基坑止水帷幕工程。在充填灌浆的基础上,使用一定的压力有控制地劈开土体灌注浆液,形成连续泥墙,可以起到加固土体和防渗的作用。主要用于坝体等构筑物的加

2、固。1 注浆技术长距离顶管施工注浆,既可以起润滑作用,减小顶进时的摩擦阻力;又可以起填补和支撑作用,填补施工时管道与土体间产生的空隙,能减小土体变形,防止土体坍塌,使隧洞更稳定。随着顶管推进,注浆的效果将明显下降,因而要对后面的管段不断补浆,以防止摩擦阻力增大。通过注浆泵的压送作用,将浆液灌注入盾尾的管片环外间隙之中,达到填充管片环外空隙、固定管片位置、减少地面沉降、充当环外第一道防水线的目的,并确保管片衬砌早期和后期的稳定性。此种灌浆技术主要用于地铁盾构技术中的同步注浆及二次注浆。2 地铁施工中灌浆技术简介管片拼装完成后，随着盾构的推进，管片与洞体之间出现空隙。如不及时充填，地层应力释放后，

3、会产生变形。其结果是发生地面沉降、邻近建(构)筑物沉降、变形或破坏等。灌浆的主要目的就是防止地层变形，还有其他重要目的，具体如下：(1)抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形。(2)及早使衬砌管片环安定，千斤顶推力平滑地向地层传递。作用于管片的推力平均，能减小作用于管片的应力和管片变形，盾构的方向控制容易。(3)形成有效的防水层。2 地铁施工中灌浆技术简介(1)流动性好；(2)注入时不离析；(3)具有均匀的高于地层土压的早期强度；(4)良好的充填性；(5)注入后体积收缩小；(6)阻水性高；(7)适当的黏性，以防止从盾尾漏浆或向开挖面回流；(8)不污染环境。2 地铁施工中灌浆技术简介一次灌浆分为同步

4、灌浆、即时灌浆和后方灌浆三种方式，根据地质条件、盾构直径等具体情况确定。是在空隙出现的同时进行灌浆、填充空隙的方式。一环掘进结束后从管片灌浆孔注入的方式。掘进数环后从管片灌浆孔注入的方式。一般盾构直径大，或在冲积黏性土和砂质土中掘进，多采用同步灌浆；而在自稳性好的软岩中，多采取后方灌浆方式。2 地铁施工中灌浆技术简介二次灌浆是以弥补一次灌浆缺陷为目的进行的灌浆，具体作用如下:(1)补足一次灌浆未充填的部分；(2)补充由浆体收缩引起的体积减小；(3)以防止周围地层松弛范围扩大为目的的补充。以上述(1),(2)为目的的二次灌浆，多采用与一次灌浆相同的浆液；若以(3)为目的，多采用化学浆液。3 盾构

5、法施工中灌浆技术工艺为了使环形空隙能较均匀地被浆液充填,并防止管片衬砌承受不均匀偏压,每环注浆点不少于4点,在每个注浆孔出口设置分压器,以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行监测与控制,从而获得对管片背后的对称均匀压注。随着推进距离的增加,输浆泵不能直接将浆液运输到工作面,这时需用砂浆车将浆液运输到注浆站,通过软管抽送至砂浆搅拌装置内,注浆管路连接好后,设定注浆压力、流量进行注浆。二次灌浆使用专用的灌浆泵，灌浆前凿穿管片吊装孔外侧保护层，安装专用的灌浆接头。二次灌浆一般采用水泥浆，灌浆压力一般为0.20.4MPa。也可根据情况选用双液浆。4 同步灌浆料的分类及工程应用影响凝结时间和抗压强度的主要

6、因素，水泥的加入能够缩短凝结时间、增大抗压强度和降低泌水率。膨润土水化膨胀后，提高了凝固浆液的防渗性能。在浆液中起着增稠、提高其稳定性的作用。滚珠作用可降低水灰比，提高后期强度。并作为水泥的替代材料和填充材料，有助于提高结石体的耐久性、降低浆液造价。填充材料，减小体积收缩，影响浆液稠度，砂的用量与浆液稠度大小成反比。增加浆液的粘度，并具有固结作用。减缓水泥中硅酸三钙、铝酸三钙等水化速度与结晶过程，适应施工对凝结时间的要求。4 同步灌浆料的分类及工程应用（1）固结体强度高、耐久性好、材料来源丰富、工艺设备简单、成本较低,但容易离析和沉淀,稳定性较差。（2）单掺膨润土的普通同步灌浆单液砂浆具有很好

7、的工作性能和固结强度,但其抗水分散性能极差,28d水陆强度比仅为58%。（3）目前,水玻璃多作为固化剂,起调节凝固时间的作用,常用于对初凝及终凝时间有特殊要求的灌浆材料中。4 同步灌浆料的分类及工程应用（4）由粉煤灰、砂、水泥、水、外加剂等材料一次搅拌而成，又分为单液活性浆液（加水泥）和单液惰性浆液（未加水泥）。惰性浆液早期强度和后期强度均很低，由于其凝结时间很长,固结体强度很低,体积收缩率较大等缺点,不能很好的控制地表沉降,使管片结构不稳定。活性浆液具备一定早期强度和后期强度的浆液，但其初凝时间过短容易发生堵管现象。（5）由水泥砂浆等搅拌成的A液与由水玻璃等组成的B液混合而成的浆液。具有初凝

8、时间短,早期强度大,防水性能良好等特点。遇水后凝胶时间易改变,后期强度下降,灌浆不均匀、灌浆量过大,灌浆效果难以控制,工艺相对复杂，制备成本高。常用于二次灌浆及需特殊处理的地段。4 同步灌浆的分类及工程应用性能性能单液惰性浆液单液惰性浆液（无水泥）（无水泥）单液硬性浆液单液硬性浆液（有水泥）（有水泥）双液浆双液浆（水泥（水泥+水玻璃）水玻璃）早期强度低较高很高后期强度较低高高限制性（流失程度）易流失有流失基本不流失填充性好较好较好堵塞问题基本无存在易出现经济型低一般高4 同步灌浆料的分类及工程应用（1）石家庄火车东站南村站区间：原材料为水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水、外加剂，制得灌浆料性能：凝结

9、时间310h，可现场加促凝剂调节凝结时间；固结体强度1d不小于0.2MPa，28d不小于2.5MPa；结石率95%(固结收缩率5%）；稠度812cm，倾析率5%(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比）。（2）广州地铁3号线客村站大塘站区间（穿过建筑物较多）：原材料为水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水、减水剂。目的：防止地层变形，确保管片衬砌早期稳定，提高隧道抗渗能力。4 同步灌浆料的分类及工程应用（3）台山核电取水隧洞工程：原材料为水泥、粉煤灰、膨润土、河砂、水、减水剂、絮凝剂、纤维。目的：防止管片上浮挤压破坏盾尾刷，以制备出可减少管片上浮、抗水分散性好、抗渗性好于一体的高性能同步灌浆材料为目标配制浆液

10、。（4）狮子洋隧道工程：原材料为水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水、外加剂（自配）。目的：控制管片上浮。（5）RED Hook截排水隧道：原材料为水泥、粉煤灰、膨润土、石灰粉、水、缓凝剂、膨胀剂（完全取消砂，为减轻设备磨损）。目的：首要目的是防止沉降，第二目的是控制渗漏。（6）苏州地铁某标段（穿过大量建筑物）：原材料为熟石灰粉、粉煤灰、膨润土、中细砂、水、减水剂配成新型浆液，取得不错的沉降控制效果。4 同步灌浆料的分类及工程应用工程上同步灌浆料基本都是以水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水为基础进行配制，通过加入减水剂、缓凝剂、膨胀剂等来调节性能，在达到灌浆料基本性能要求的同时，还应满足不同地质条件、盾构直

11、径、环境条件、灌浆设备的维护控制、开挖断面的制约与盾尾构造等对灌浆料性能的特殊要求。5 现存问题（1）初凝时间过短容易发生堵管现象。（2）目前国内外现有凝结时间长，达到固结需要几个小时到几十个小时不等，固结体强度低，体积收缩率大，不能很好地控制地表沉降，使管片结构不稳定。在富水性地层中容易发生向土舱泄露和向土体内流失的情况，限定填充范围很难。（3）工艺相对复杂，但初凝时间短且具有可控性，尤其在断裂带、极软土层、需特殊处理的地段。尽管其初凝时间可控制在几秒到几十秒之内，且容易填充空隙，但凝结时间快，不能保证100%填充，易加大地表沉降。5 现存问题（4）管片检测结果显示，隧道前期较大，会挤压破坏

12、盾尾刷，并造成管片成型质量较差的问题。（5）目前研究和应用的普遍存在着填充性不好，稳定性差，易泌水离析，凝结时间不具备可调性，易堵管，浆液的流动性、强度、填充性之间难以协调。（6）软土地层中盾构法隧道盾尾空隙的充填，过去使用的会导致部分沉降，并产生浆液渗入地下管线等问题，一旦浆液渗溢进隧道，就会影响施工进程。（7）中包含了粗砂和小块的碎石，它们的存在对输浆泵的狭口部位密封件造成威胁，造成泵的损害及维护问题，可考虑改善浆液配料或泵的设计来解决问题。6 总结在地铁工程灌浆料的实际应用中，普遍以水泥作为胶凝材料，粉煤灰作为掺合料起减水及填充料的作用，膨润土用来提高抗渗性及稳定性，砂作为填充料降低灌浆料的收缩并调节稠度。目前，超细粉煤灰在灌浆料中