31盾构注浆施工技术

3-2-31盾构注浆施工技术1．前言1.1 盾构注浆施工原理盾构注浆分同步注浆和二次注浆两种。

盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后二次注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。

盾构推进过程中，盾尾脱离管片后管片外出现超挖空隙，若不即时回填，扰动地层产生变形、沉降。

进而影响其稳定性和地面建筑物，甚至灾难性的破坏。

所以盾尾同步注浆显得格外重要。

盾尾注浆（同步注浆）就是在盾构机掘土推进的同时，向盾尾超挖间隙以一定压力注入适量的浆液以填充空隙，最大限度的避免对围岩土的扰动，控制沉降和变形。

同步注浆使管片和周围土体形成一个整体，有效的控制了隧道在地层中的稳定性，特别是在小半径曲线时还可以防止隧道外移和变形。

二次注浆主要是对同步注浆进行辅助和补充。

1.2盾构注浆施工特点盾构注浆施工因土质条件、推进速度等确定其浆液材料、注入时期和注入量、注入压力等，需要严格控制各参数以达到预期效果。

同步注浆强调的是同步和足量性，二次注浆则根据需要进行施工，是对同步注浆效果不好或者没有填充到位的部分进行注浆，主要使用水泥灰浆进行注入。

由于采用泵压注浆，对浆液的流动性要求较高，所以在浆液的配合比选择上须在考虑土质条件、浆液填充效果的同时考虑浆液粘稠度，以达到浆液能迅速、完好的充填盾尾空隙中去的目的。

1.3适用范围适用于盾构同步注浆、二次注浆施工。

2．同步注浆施工工艺2.1工艺流程图同步注浆施工工艺流程见图2-1图2-1 同步注浆工艺流程图2.2浆液选择2.2.1浆液分类及主要特点盾构推进施工中的注浆应选择具有和易性好、泌水性小，且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。

浆液根据实际情况的需要有惰性浆液、可硬性浆液及其他形式的浆液。

惰性浆液多为非活性材料配合而成，注入后一定时间内不会凝结产生较大强度，其性质一般与隧道周围土体相似为好；可硬性浆液区别与惰性浆液在与添加了一些活性材料，在注入后产生物理、化学反应凝结后有一定强度。

另外，根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。

1、惰性浆液主要由粉煤灰、膨润土、砂、水组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。

由于惰性浆对沉降控制等效果不佳，故现采用较少。

2、可硬性浆液主要由粉煤灰、少量水泥、砂、水（根据实际情况加入减水剂、缓凝剂等添加剂）组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。

可硬性浆液对沉降控制良好，在软土地层中得到大量应用。

3、其他浆液根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。

2.2.2浆液类型选择浆液的选择受土质条件、盾构工法、施工条件、造价等因素等影响，选择浆液的原则是在掌握浆液特性的基础上按实际情况选择最适合条件的浆液。

2.2.3常见的浆液配合比常见的浆液配合比见表2-12.2.4浆液配合比优选试验浆液实验主要有重度、标准块（70 mm×70mm）强度实验、稠度实验等。

通过实验调整浆液配合比。

2.3浆液拌制、运输、转驳2.3.1拌浆场地布置浆液拌制系统布置在端头井顶板上，拌浆场地的布置应该以方便施工为宜，拌浆搅拌机应设置在不影响其他施工作业的同时尽量在水平转浆车能到达位置的上方，以便放浆；同时应尽量靠近材料堆放场。

2.3.2浆液运输、转驳拌浆系统由拌浆机及操作平台组成。

浆液拌好后用输送管道输送到自制的储料罐内，通过管片平板车将储料罐运至作业面，随后将浆液泵入盾构机拖车上的储料罐中并立即进行搅拌。

储料罐带有卧式搅拌轴，以防止运输时间过长浆液长时间静止而发生初凝；若浆液发生沉淀、离析，则进行二次搅拌；浆液储存设备要经常清洗。

浆液运输、转驳主要有拌浆房放浆、转浆车水平运输、泵入盾尾注浆搅拌箱几道工序组成。

在水平运输距离（时间）和注浆搅拌箱中搅拌时间较长的时候，应该考虑长时间搅拌对浆液稠度的影响。

为防止可硬性浆液粘结和易于清理，对拌浆机、运浆车的拌浆叶片作加大处理，以便搅拌更彻底，叶片与桶壁间隙控制在10mm以内，且桶体二端无搅拌死角。

压浆泵出口处须有压力显示装置，以便观察压浆情况。

压浆管接至一个压浆出口（近盾壳处），且有控制阀控制进口。

此处还装有控制阀的回路通道返回，以利于通道定期用水冲洗。

对浆液稠度、含水量、流动性、和易性、析水性及抗液化指标进行测试，测试合格后方可使用。

配置设备：在运浆车、拌浆机处均设有冲洗水管，盾构作业面处配置一台疏通器。

2.4注浆时间控制注浆压入的时间应控制在盾尾脱离管片时为宜。

注浆时间滞后，起不到管片脱开盾尾后控制上部土体突沉的目的，只是控制了上部土体沉降的速度，因此浆液压入时间应与管片脱开同步为宜，采用手控操作时，可按每环注浆量算出手按的次数，再根据掘进速度算出每按一次的间隔时间，这样就保证了掘进和注浆的同时开始和同时结束2.4注浆参数选择2.4.1注浆量盾构掘进注浆采用盾尾同步注浆，随着盾构推进，脱出盾尾的管片与土体间出现“建筑空隙”，该空隙用浆液通过设在盾尾的压浆管予以充填。

由于压入衬砌背面的浆液会发生失水收缩固结、部分浆液会劈裂到周围地层中、曲线推进、纠偏或盾构机抬头等原因，使得实际注浆量要超过理论建筑空隙体积。

一般根据实际空隙的体积乘以一个加大系数得到实际注浆量。

盾构机在推进过程中，除了排出洞身断面上的土体外，还存在着其它方面的土体损失如超挖、纠偏和蛇形运动等。

这些土体损失是通过同步注浆来获得补偿平衡的。

每环同步注浆量计算如下：Q=K×п×（D2-d2）×L/4式中：K为注浆率（1.3～1.8），D为盾构机的切削外径，d为管片外径。

隧道掘进过程中，注浆量应根据不同的地质情况和地表隆陷监测情况进行调整和动态管理。

一般情况下以满足控制地表隆陷降为原则。

盾构通过建筑物时，将注浆率调高至1.5～2.5，注浆压力渐近增加以满足注浆量为上限值。

2.4.2注浆压力p=γh/980+（0.12～0.13）式中：p浆液出口压力（MPa），h隧道上部覆土厚度（m），γ覆土层的平均容重（KN/m3）。

注浆压力可取大于静止水土压力0.1～0.2MPa，并避免浆液进入盾构机的土仓中，在实际掘进中将不断调整。

由于是从盾尾圆周上的几个点同时注浆，上部每孔的压力应比下部每孔的压力略小0.05~0.10 MPa。

根据地质和隧道的覆土厚度情况，注浆压力在砂性土中一般为0.2～0.5MPa，在软粘土中一般为0.2～0.3MPa。

若注浆区域上方有构筑物时，注浆压力不得大于超载压力，宜采用双液注浆，注浆时应严密监测地表变形。

对于不同的管片，注浆压力最大值是不同的，对混凝土管片最大注浆压力不宜超过0.5MPa。

2.4.3注浆速度：压浆速度和推进速度保持同步，即在盾构机推进的同时进行注浆。

2.4.3注浆位置选择注浆位置选择以有利于浆液遍及整个空隙为宜，根据不同情况和需要可以关闭和打开某些注浆空以调整注浆位置。

2.5注浆参数优化注浆参数的优化主要根据施工中反应出来的数据（地面沉降、隧道浮动等）进行调整优化，寻找一个比较合适的参数进行注浆。

根据不同地质和埋深等情况，注浆参数应实时调整，以控制地面沉降在允许范围内。

遇松散地层，注浆压力很小而注浆量却很大时，应考虑增大注浆量，直到注浆压力超过控制压力下限。

已经注过浆的管片上部土体发生较大沉降或管片间有较大渗漏时，需进行二次注浆，此时注浆量不受上述限制，只受注浆压力控制。

盾构机出洞或进洞时，洞口部位有较大间隙，此时注浆量要根据实际需要量确定。

2.6同步注浆施工将拌制好的浆液由运输车输入盾构机的储浆罐中，并启动搅拌器搅拌砂浆。

注浆跟推进同步进行，且注浆速度应与推进速度相适应，无特殊情况须四个泵同时注浆。

注浆饱满程度由注浆压力和注浆量双重控制，在安装管片或出碴过程中，要预留部分砂浆，间断泵入以保持管路畅通。

3．二次注浆施工工艺如果同步注浆填充量不足、管片漏水、地面变形过大、过建筑物或有特殊要求的重要地段，根据地面监测数据或其它要求，对同步注浆未能达到效果时须进行二次注浆。

二次注浆材料通过吊装孔进行，可选用水泥-水玻璃双液浆或水泥砂浆，在管片出台架后进行，注浆压力为0.3～1.0Mpa。

3.1工艺流程图二次注浆工艺流程见图3-1图3-1二次注浆工艺流程图3.2浆液拌制3.2.1浆液配合比由于二次注浆的目的不同，其配合比也不尽相同，二次注浆根据地层情况选择注浆材料和浆液配比，二次注浆单液浆每立方浆液配比及性能指标见表3-1、表3-2：3表3-2二次注浆浆液性能指标表双液浆配比见表3-3实际施工中根据具体情况对浆液配比进行调整。

3.2.2投料顺序浆液材料的投入顺序将影响浆液搅拌的质量，一般说来先投入凝结性较强的材料，以免结团后难以搅拌均匀。

3.2.3浆液质量要求水泥、粉煤灰不可有结块现象，砂采用细度模数0.6～1.2的细砂，不可有大粒径的异物；原材料计量误差要控制在规范要求范围内；各成分材料按合理顺序投放（水、水泥、砂依次进行）；搅拌要均匀，搅拌时间在2min左右，不得有结块；浆液须进行稠度、含水量、流动性、和易性、析水性及抗液化指标测试，测试合格后方可使用。

二次注浆的质量要求根据需要也不尽相同，应该通过实验具体确定和根据施工中反馈的数据进行优化。

3.3注浆管路连接由于二次注浆的情况比较特殊，压力一般较大，注浆时应该设置防止浆液反流的闸阀，另外注浆管路应该能够承受隧道外由于地层土压产生的压力和注浆泵的压力，紧急情况下能及时停止注浆且保证浆液不大量回流。

3.4压浆施工注浆前需在起吊孔内装入单向逆止阀并凿穿外侧保护层。

在一台砂浆泵的输浆管上装有一个分支接口，通过该接口即可实施管片注浆。

二次注浆一般采用手动控制。

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。

每个循环结束后用膨润土泥浆压注，对注浆管进行清洗，使注浆管路的管壁润滑良好，防止浆液凝固造成堵管现象。

3.5注浆参数2.5.1注浆量二次注浆的注浆量是根据需要充填的体积乘以一个扩大系数得到，扩大系数一般考虑原有土层和浆液的压密、注入损失、劈裂等因素。

2.5.2注浆压力注浆压力应该大于隧道外现有浆液压力或围岩土（地下水）压力，但是不能大于管片的允许压力。

2.5.3注浆孔选择注浆孔通常利用管片的吊装孔进行，将吊装孔的管片混凝土凿除后拧上注浆闸阀。

注浆完成后注入一定的水泥浆凝固后将孔口封牢方可拆除闸阀。

3.6跟踪注浆为控制地表或者构（建）物的沉降，根据监测情况确定注浆施工参数，把地表或者构（建）物沉降控制在目标范围内。

3.7 注浆管理注浆属一道重要工序，须指派专人负责，对注入位置、注入量、压力值均作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，确保注浆质量。