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2-1

2.2.4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