地铁注浆及二次注浆方案

大连市地铁【中铁二十二局集团有限公司】大连市地铁二号线段注浆及二次注浆方案编制：审核：审批：目录TOC\o"1-4"\h\z\u一、工程概况 31、工程简介 32、隧道所经过的地质状况 33、各岩土层的富水性及渗透系数 44、洞身经过地段的围岩级别 5二、同步注浆的目的与原理 61、同步注浆的目的 62、同步注浆的原理 6三、同步注浆材料选用、参数设置与注浆工艺 61、注浆材料及配比设计 62、同步注浆主要技术参数 73、同步注浆工艺和方法 84、同步注浆的注意事项 10四、二次注浆 101、二次注浆的目的 102、防水、堵漏提高隧道抗渗能力 113、二次注浆浆液配比与施工方法 11五、安全保证措施 12六、文明施工保证措施 12二、同步注浆的目的与原理1、同步注浆的目的由于盾构主机的外径6260mm大于管片的直径6000mm,当盾构机外壳脱离管片后,管片与天然土体之间将存在一定的建筑空隙,这种空隙的存在,将导致以下不利后果:=1\*GB3①天然土体坍塌从而引起地面下沉。=2\*GB3②空隙积水增大管片间漏水的可能性。=3\*GB3③管片在千斤顶作用下由于缺乏约束而变形错位。=4\*GB3④隧道在硬岩段上浮。在盾构掘进过程中,采用同步注浆,及时填充建筑空隙,尽可能的减少隧道上浮和对地面的影响,同时作为管片外防水和结构加强层。2、同步注浆的原理同步注浆的基本原理就是将有具有长期稳定性及流动性,并能保证适当初凝时间的浆液(流体),通过压力泵注入管片背后的建筑空隙,浆液在压力和自重作用下流向空隙各个部分并在一定时间内凝固,从而达到充填空隙,阻止土体塌落、隧道上浮等。三、同步注浆材料选用、参数设置与注浆工艺1、注浆材料及配比设计①注浆材料采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用42.5抗硫酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。②浆液配比及主要物理力学指标根据盾构施工经验，同步注浆拟采用的配比详见下表。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，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:同步注浆材料配比和性能指标表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂80～140381～24160～50710～934460～470按需要根据试验加入A、胶凝时间:一般为3～10h，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。B、固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。C、浆液结石率:>95%，即固结收缩率<5%。D、浆液稠度:8～12cm。E、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%。2、同步注浆主要技术参数①注浆压力注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。最初的注浆压力是根据理论静止水土压力确定的，在实际掘进中将不断优化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取1.1～1.2倍的静止水土压力，最大不超过3.0～4.0bar。由于从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5～1.0bar。②注浆量根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。V=π/4×K×L×（D2-D22）式中:

V——一环注浆量（m3）L——环宽（m）D1——开挖直径（m）D2——管片外径（m）K——扩大系数取1.5～2代入相关数据，可得:V=π/4×(1.5～2)×1.2×（39.4-36）

=4.8～6.4m3/环根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.5～2倍，则每环（1.2m）注浆量Q=4.8～6.4m3。③注浆时间和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。同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。④注浆结束标准及注浆效果检查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，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力-注浆量-时间曲线，结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。对拱顶部分采用超声波探测法通过频谱分析进行检查，对未满足要求的部位，进行补充注浆。3、同步注浆工艺和方法同步注浆工艺流程示意图壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件等组成，安装在第一节台车上。当盾构掘进时，注浆泵将储浆槽中的浆液泵出，通过四条独立的输浆管道，通到盾尾壳体内的4根同步注浆管，对管片外表面的环行空隙中进行同步注浆，在每条输浆管道上都有一个压力传感器，在每个注浆点都有监控设备监视每环的注浆量和注浆压力；而且每条注浆管道上设有两个调整阀，当压力达到最大时，其中一个阀就会使注浆泵关闭，而当压力达到最小时，另外一个阀就会使注浆泵打开，继续注浆。盾尾密封采用三道钢丝刷加注盾尾油脂密封，确保周边地基的土砂和地下水、衬背注浆材料、开挖面的水和泥土从外壳内表面和管片外周部之间缝隙不会流入盾构里，确保壁后注浆的顺利进行。同步注浆示意图注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制，手动控制可对每一条管道进行单个控制，而自动控制可实现对所有管道的同时控制。4、同步注浆的注意事项①在开工前制定详细的注浆作业指导书，并进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆材料及浆液配比。②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，分析注浆速度与掘进速度的关系，评价注浆效果，反馈指导下次注浆。③成立专业注浆作业组，由富有经验的注浆工程师负责现场注浆技术和管理工作。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，修正注浆参数和施工工艺，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每环掘进之前，都要确认注浆系统的工作状态处于正常，并且浆液储量足够，掘进中一旦注浆系统出现故障，立即停止掘进进行检查和修理。四、二次注浆1、二次注浆的目的=1\*GB3①完全填充管片背面空腔控制地面沉降同步背后注浆结束后，浆液在凝固的过程中会有1.4%左右的体积收缩，还有因浆液发生流失，在管片背面会形成空腔。由于空腔的存在，此处地层易发生坍塌变形，随围岩松动范围扩大，会引起地面沉降、隧道上浮。用二次注浆及时填充管片背面的空腔，使地层没有发生变形的空间，有效地控制地面下沉、隧道上浮。2、防水、堵漏提高隧道抗渗能力盾构隧道成形之后，由于同步注浆不饱满或因浆液凝固体积收缩，管片背面形成空腔，在富水层里，地下水会在此汇集形成水囊，如果管片止水条松动或止水条处混凝土开裂掉块，形成渗水通道。水囊里的水就会从渗水通道进入隧道，即造成隧道渗水。通过二次注浆，用浆液完全填充空隙，把水囊缩小或消灭，使管片背面的空隙水压减小，可有效控制渗水，达到防水目的。3、二次注浆浆液配比与施工方法二次注单液浆的水灰比取1∶1或1∶1.2。二次注双液浆配比必须适应注浆目的和注浆条件。根据水泥和水玻璃性能来确定双液浆配比。水玻璃的用量由注浆中需要浆液初凝的时间确定，在二次注浆前将进行浆液配比试验。=1\*GB3①二次注浆控制地面沉降施工方法根据本标段地层情况，拟采用双液浆注浆。双液浆注浆时，注浆压力控制在2.5bar以内，在硬岩里控制沉降，建立止浆帷幕，用水灰比1∶1.2的水泥浆液把双液浆的凝固时间调整到20~23s，止浆帷幕建好后，停止10min后，开始用凝固时间比较慢（凝固时间在3~5min）的液浆填充满止浆帷幕中间的空隙，注浆压力控制在2.5bar以内，当注浆压力大于2.5bar时停止注浆。注完浆后封孔，封孔时浆液凝固时间调整到15s，注完50kg水泥，关掉注浆泵。=2\*GB3②二次注浆控制管片上浮方法由于本标段基本处于全断面硬岩地层中，管片上浮发生的几率非常大；因此，采取措施让管片和顶部的围岩很快连成一个整体，利用围岩的约束力来有效控制管片上浮是解决的有效途径。用二次注双液浆可在管片与围岩之间形成结块，在同步注浆的浆液未凝固之前，双液浆凝固的结块镶嵌在管片和围岩之间，已达到控制管片的上浮的目的。双液浆选用水泥浆和水玻璃，二次注浆的压力控制在2.5bar以内，浆液凝固时间调整在20s左右。=3\*GB3③用二次注浆防水、堵漏方法根据隧道里漏水情况选择合适的浆液和注浆压力，浆液凝固时间一般控制在60~120s；用水灰比1∶1的水泥浆，注浆压力控制在2.5bar以内。五、安全保证措施1、建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。2、注浆泵及高压管路必须试运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，方准施工。3、每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调整到规定注浆压力位置。4、安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。

5、注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶冲式阀门破裂伤人。

6、注浆时不得随意停水停电，必要时必须事先通知，待注浆完成并冲洗后方可停水停电。

7、注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械和电器故障时能及时处理。8、注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。

六、文明施工保证措施1、严格遵守《大连地铁工程文明施工管理规定（暂行）》的文件精神，加强现场文明施工的管理。2、现场施工人员一律要佩戴工作胸卡和安全帽，遵守现场的各项规章制度，非施工人员一律不准擅自进入施工现场。3、现场临时设施的设置，要按照“适用、整洁、安全、尽量少占用地”的原则，在施工组织设计中统一考虑，合理布置。所有临时设施的门口都要挂上用途、管理制度的标牌，实行管理公开化，互相监督。4、施工现场防火、用电安全、施工机械管理及余泥外运、