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1、同步注浆关键技术,中铁隧道集团有限公司技术中心李建华,1 同步注浆的原理,随着盾构的推进，在管片和土体之间会出现建筑间隙，建筑间隙的及时充分充填是减少地表沉降的关键环节。为填充这些间隙，就要在盾构机推进过程中，保持一定压力（综合考虑注入量）不间断地从盾尾直接向壁后注浆，当盾构机推进结束时，停止注浆。,2 同步注浆的目的,防止地表变形,减少隧道沉降,2 同步注浆的目的,增强防水防沙功能,2 同步注浆的目的,稳定管片外侧土体,2 同步注浆的目的,3 同步注浆材料,黄 沙,水 泥,膨润土,粉煤灰,外掺剂,原材料,3 同步注浆材料,材料要求,3 同步注浆材料,单液浆大部分情况使用，凝固缓慢,浆液类型,
2、快硬性双液浆双圆盾构和部分泥水盾构使用，能快速凝固,3 同步注浆材料,和易性好,收缩率小,有一定强度,凝结时间合适,易搅拌，易输送，在运输过程当中能保持不离析、不沉淀、要具有能填充空隙的流动性,浆体凝固时产生的体积收缩要小，其目的也是为了减少地表变形,浆液性能,浆体在凝固前有一定的早期强度支撑地层不发生沉降变形，而凝固后的强度要略高于原状土,初凝快，浆体不易流失，保证压浆质量；终凝慢，浆体较长时间内具塑性，防止破坏盾尾密封装置,3 同步注浆材料,浆液性能,3 同步注浆材料,浆液配比,某典型配比,做好隧道同步注浆，应加强对浆液质量的控制，严格控制浆液配比，根据所处土质、施工环境选择适合本地区的浆
3、液配比。结合大量的浆液试块实验，按照实验数据来确定配合比。,惰性浆液在主要成分加量不变的情况下，只需调节添加剂的加量就能有效地控制、调节浆液的性能。在施工过程中，可以比较方便地对浆液的性能进行调整，以适应不同地层、不同掘进进度对浆液性能的要求,4 同步注浆工艺,4 同步注浆工艺,4 同步注浆工艺,浆液运输,一般配置4个或8个（4个备用），均匀分布。管片注浆孔一般为5个。,注浆可根据需要采用手动控制方式，自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量，以防注浆速度过快，而影响注浆效果。,根据盾构机
4、推进速度，同步注浆以每循环达到总注浆量而均匀对称注入，盾构机推进开始注浆开始，推进完毕注浆结束。,4 同步注浆工艺,4 同步注浆工艺,盾构始发段同步注浆,4 同步注浆工艺,盾构始发段同步注浆,4 同步注浆工艺,正常掘进段同步注浆,（1）每环开始推进前，先拌制足够一环使用的浆液打入注浆罐。当开始掘进后，保证注浆罐储存的浆液能够满足同步注浆要求，保证施工的连续性。（2）严格控制同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时填充建筑空隙，减少施工过程中土体的变形。做好地面变形情况及地表监测分析，及时调整注浆量（3）要合理控制注浆压力，尽量作到填充而不是劈裂。注浆压力过大，管片外的土层将会被浆液扰动而造成较大
5、的沉降，并易造成跑浆。同时，注浆压力过小填充速度过慢，填充不足，也会使变形增大。（4）在管片脱出盾尾5环后，对管片的建筑空隙进行壁后二次注浆，整个区间每隔5环注浆一次，压浆量的控制根据变形信息确定。,4 同步注浆工艺,小半径曲线段同步注浆,（1）小半径曲线施工时，管片从盾尾脱出后如果不能立即与周围土体形成一体，盾构推进就不能充分取得反力，导致产生较大的管片变形和隧道位移的危险性。（2）同步注浆浆液应选择体积变化小，早期强度高的注浆材料。（3）曲线段推进必然导致土体损失的增加。由于设计轴线为圆滑曲线，而盾构是一定长度的直线，故在实际推进过程中，实际掘进轴线必然为一段段折线，且曲线外侧出土量又大，
6、这样必然造成曲线外侧土体的损失，并存在施工空隙。因此在曲线段推进过程中同步注浆必须加强对曲线段外侧的压浆量，以填补施工空隙，加固外侧土体，使盾构顺利沿设计轴线推进。注入量的多少还是以地表沉降监测为指导。,4 同步注浆工艺,浅覆土段同步注浆,浅覆土地段的壁后注浆，由于盾尾建筑空隙会立即影响到地面或地下建（构）筑物，要进行充分的壁后注浆管理以控制地层变形，同步注浆宜使用有早期强度的壁后注浆材料，同时，要通过实验确定注浆压力及注浆量。,4 同步注浆工艺,大坡度段同步注浆,大坡度施工中的壁后注浆材料，宜采用体积变化小，早期强度高的 瞬结性材料。下坡度时，容易出现漏浆现象。出现漏浆现象可采取以下措施预防
7、解决这一问题：（1）同步注浆的同时应当注意盾尾油脂的及时填充，盾尾刷及盾尾油脂的配合使用能起到阻挡浆液倒流，避免漏浆。（2）在盾尾油脂压注到位的情况下，盾尾漏浆大多是由于注浆压力过高或注入速度过快造成，可以通过控制推进速度，调整同步注浆流量及调整注浆压力，防止浆液击穿盾尾漏浆（3）在出现漏浆的情况下，应当立即停止压浆，压注盾尾油脂，在管片间隙漏浆处塞上海绵条等防漏材料，待漏浆结束后在推进过程中适当加大注浆量，填补漏失的浆液，同时，根据监测报表决定是否进行壁后二次注浆,4 同步注浆工艺,穿越重要建筑物及重要管线同步注浆,（1）穿越建筑物及重要管线前，应当对建筑物的桩基基础类型、埋深、建造年代及管
8、线的口径、埋深、走向等进行详细的勘查，综合考虑该处的地质情况确定同步注浆参数。（2）同步注浆的浆液在填补建筑空隙时可能会存在一定间隙，且浆液的收缩变形也存在地面沉降的隐患，因此在隧道掘进的同时，根据地面监测情况，必要时进行二次壁后注浆，浆液视情况采用单液浆或双液浆。浆液通过管片的注浆孔注入地层，并在施工时采取推进和注浆联动的方式，注浆未达到要求，盾构暂停推进，以防止土体变形。根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆量及注浆参数，壁后二次注浆根据地面监测情况随时调整，从而使地层变形量减至最小，达到保护建筑物及管线的目的。,4 同步注浆工艺,盾构进洞段同步注浆,进洞段同步注浆施工除了填充建筑空隙，控
9、制地面沉降外，还应配合盾构轴线控制，采取灵活多变的注浆方式，确保盾构顺利进洞，当盾构机靠上盾构基座后停止同步注浆，待盾构机进入完全停靠在盾构基座，洞门封死后在进行洞门的补压浆，防止水土流失,4 同步注浆工艺,壁后二次注浆,（1）盾尾间隙已在盾构施工同步注浆时充分填充，如再超量进行注浆，有可能扰乱土体，引起地面隆起和压实沉降等问题。所以二次注浆基本上不需进行。如果出现管片漏水等现象时，则根据实际情况，对注浆方法和材料确定后，进行补充注浆。（2）压浆时指派专人负责，对压入位置、压入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保压浆工序的施工质量。（3）为防止浆液在注浆系统内的硬化，定
10、时对工作面注浆系统及地面上的拌浆系统进行清洗，清洗时间根据实际情况确定。某工程壁后二次补注浆浆液配比（重量比）如下表：,4 同步注浆工艺,壁后二次注浆,5 同步注浆参数,注浆压力,同步注浆时要求在地层中的浆液压力略大于该点的静止水压及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。,通常同步注浆压力大于泥水压力0.10.15MPa，一般压力控制在0.25 0.3MPa。,注浆压力过小,浆液填充速度过慢填充不充足地表变形增大,注浆压力过大,地表有害隆起或沉降隧道结构本身沉降或损坏跑浆,5 同步注浆参数,注浆量,要保证有足够的浆液能很好的填充管片与地层之间的空隙。注浆量根据盾构施工环形间隙注浆量经验计算
11、公式确定,浆液压注要及时、均匀、足量，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。压浆量的多少，将直接影响到地表变形量的大小。,同步注浆的注入量受浆液向土体中的渗透、泄露损失（浆液流到注入区域之外）、小曲率半径施工、超挖、壁后注浆所用浆液的种类等多种因素的影响。,5 同步注浆参数,注浆量,实际注浆量应综合考虑地层特性和周边环境确定。因地质、盾尾间隙、是否在曲线段等因素，注浆率有所不同。一般情况下，注浆率1.32.5，并应通过地面变形观测来调节。粘土地层注浆填充率160180，砂土地层注浆填充率130150。,6 同步注浆设施,主要设施：搅拌机、材料棚（堆场）、储浆罐、输送管路等。位置选择：一般靠近盾构
12、井，尽量不影响门吊运行。两台盾构掘进时，考虑公用方便。设计：搅拌机上料口高出地面约20cm，便于上料，并可防水。一般设置在顶板上。储浆罐设置在中板，易于放料。,搅拌站,6 同步注浆设施,压浆设备,7 常见问题及解决措施,浆液质量不符合质量标准,7 常见问题及解决措施,预防措施,（1）根据盾构的形式、压浆工艺、土质情况、环境保护的控制要求及经济效益正确设计浆液配比，并通过试验，使其符合施工要求；（2）应在满足合理的精度前提下，考虑使用简单可靠的计量器具。同时应保养好计量器具，定时作检定。发现计量器具精度误差超标，应及时校正或换新；（3）对拌浆材料的质量进行有效的管理。保证各种材料采购的渠道，并附
13、有相应的质量保证单。应按规定对材料进行质量抽检；（4）拌浆设备的工作环境差，使用中要主要定期维修保养，经常清洗拌浆机。如在使用中机械发生故障应及时修复，不能让设备带病作业；（5）浆液的输送应视浆液的性能而定，选择合理的输送方法。用管路输送时，管子的直径要适当；用拌浆车输送时，拌浆车上的拌浆机应有充分的搅拌能力；（6）加强对拌制后浆液的检测，要确保浆液的质量符合施工所需。,浆液质量不符合质量标准,7 常见问题及解决措施,浆液质量不符合质量标准,治理方法,（1）不符合要求的浆液重新进行拌浆；（2）不符合质量要求的原材料不得使用；（3）如浆液经使用确认配比设计不合理，应及时作配合比的设计和试验，最好决定出实际应使用的配合比；（4）更换浆液运输设备，以适应浆液性能及压浆工艺。,7 常见问题及解决措施,沿隧道轴线地层变形量大,7 常见问题及解决措施,沿隧道轴线地层变形量大,7 常见问题及解决措施,沿隧道轴线地层变形量大,7 常见问题及解决措施,单液注浆浆管堵塞,7 常见问题及解决措施,单液注浆浆管堵塞,7 常见问题及解决措施,双液浆管堵塞,7 常见问题及解决措施,双液浆管堵塞,THANK YOU!,隧贯山河 道通天下,谢谢!,
