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6 h。另外,若在同步注浆后还漏水,则应进行补注水泥~水玻璃双液浆,以达到固结堵水的目的。
(4)在盾构始发和到达段,总体上要求缩短浆液凝胶时间,以便在填充地层的同时能尽早获得浆液固结体强度,保证开挖面安全并防止从洞口处漏浆。由于各始发和到达段的地质条件不同,在此只能定性地下此结论。由此可见,同步注浆材料受地质条件、地下水状况、施工技术等多方而因素的影响,所以,要充分考虑这些因素,在满足设计要求的前提下,有针对性地进行配比设计,并根据现场实际情况进行调整,这样所配制的浆液,不但各项指标能满足施工要求,而且有良好的经济性,有利于降低施工成本。
3.6同步注浆施工工艺
注浆工艺是实现注浆目的、保证地面建筑物、地下管线、盾尾密封及衬砌管片安全的重要一环,因此必须严格控制,并依据地层特点及监控测量结果及时调整各种参数,确保注浆质量和安全。
为了使环形空隙能较均匀地充填,并防止衬砌承受不均匀偏压,同时对盾尾预置的4个注浆孔进行压注,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检测与控制,从而获得对管片背后的对称均匀压注。同步注浆施工工艺流程见图3-6。
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计划值管理基准值注浆方式选择注浆开始注浆压力、注浆量图表与计划值监视注浆完毕注浆效果检查不合要求判定二次补强注浆制浆、现场试验变形监测分析判断情况正常情况异常 图3-6同步注浆施工工艺流程
3.6.1质量保证措施
(1)注浆前进行详细的浆液配比试验,选定合适的注浆材料及浆液配比,保证所选浆液配比、强度、耐久性等物理力学指标符合设计施工要求。 (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并进行检查、记录和分析,及时做出P(注浆压力) ~Q(注浆量)~t (时间)曲线,分析注浆效果,反馈指导下次注浆。
(3)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,修正注浆参数及设计和施工方法,发现情况及时解决。
(4)做好注浆孔的的密封,保证其不渗漏水。
(5)做好注浆设备的维修保养及注浆材料供应,保证注浆作业顺利连续不间断地进行。 3.6.2注浆结束标准
同步注浆结束标准为注浆压力达到设计压力,注浆量达到设计注浆量的
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80%以上。对注浆不足或注浆效果不好的地方进行补强注浆,以增加注浆层的密实性,提高防水效果。 3.6.3结论
(1)在自稳能力较强的中风化、微风化岩地层中,选用敞开模式或半敞开模式开挖,同步注浆压力约为0.1MPa。
(2)在自稳能力较差的强风化、全风化岩地层和粘土层中,选用土压平衡模式开挖,同步注浆压力为0.15~0.2 MPa,必要时进行二次补强注浆以及采取地层加固辅助施工措施。
(3)在有较大涌水的地层中选用土压平衡模式开挖,同步注浆压力可适当增大,至少大于地下水压力。另外,对同步注浆效果不好的地段进行二次补强注浆,以获得有效的充填效果。
(4)针对不同的地层选择合适的浆液配比,进行同步注浆。在自稳能力较强的地层、且在基本无涌水的情况下,选用凝胶时间较长(12 h)的浆液配比,可增加浆液的流动性,以利于获得均匀的充填效果;在自稳能力较差的地层中,应选用凝胶时间较短(一般为5~7 h)的浆液配比,以利尽快获得注浆体的固结强度,防止盾尾空隙内的岩壁塌陷造成地层损失,确保管片的早期稳定性;在地层有较大涌水的情况下,应选用保水性强、凝胶时间较短的浆液配比,如采用水泥~水玻璃双液浆进行补强注浆,以达到固结堵水的目的。
( 5)在自稳性差的软弱粘土地层中,盾构向前推进,土体露出后很快就可能坍塌,待进行注浆时管片背部建筑空隙可能己经很小。因此,同步注浆时,可适当增大注浆压力,以获得更好的充填效果。
(6)在富含水地层中注浆,要求能迅速阻水,快速充填,即要求浆液凝固时间短、粘性大、保水性强、不离析。若掘进时确定土压或气压,则应尽量确保盾尾密封完好,以防土舱中的水由盾尾被压入管片背后。当管片背后己被水充填时,则需提高注浆压力以便地下水随着浆液的推进被挤入土体中。
3.7同步注浆效果评价
3.7.1同步注浆充填率对地表沉降的影响
对于中风化岩地层,采用敞开模式开挖。然而由于注浆量不足,注浆填
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充率小于1,累计沉降达9.4 mm。注浆填充率为1.2左右的地段,地表沉降相对较小,一般沉降量小于5mm。在全风化岩或强风化岩地层中,开挖模式由敞开模式改变为土压平衡模式。但由于在开挖模式转变过程中,没有建立合理的土压力,注浆填充率仍采用1.2左右,相对于该地层填充率偏小,所以出现较大地表沉降,最大沉降值达到39.2 mm 。在中风化岩和微风化岩地层中,局部为硬塑残积地层,因该段穿过火车站,为确保铁路安全,仍采用土压平衡模式开挖,注浆填充率大于1.3,这些措施有效地控制了地表沉降,其地表沉降小于5mm。
3.7.2采用超声波检测同步注浆效果
超声波检测是通过注浆前后超声波波速提高幅度的方法来分析注浆质量和效果的,测试仪器采用SYC- 2型声波岩石参数测定仪和FSS型换能器。 在检测注浆效果时,通过岩体声速变化规律和测孔注浆压力、注入量等情况进行分析,得出以下结论:
(1)若注浆后信号较弱,声速较低,说明岩层裂隙较多,注浆不足,岩层裂隙没有得到很好地充填;若注浆后波形信号明显,声速值较高,则说明随着注入浆液的充填、固结,形成了比较致密完整的岩体。
(2)在围岩松动圈范围内声速变化较大.而在松动圈范围外声速值、波幅值变化不大。这是因为:松动区域围岩较破碎,注浆时进浆量较多,注浆压力由小到大变化,故此区域声速提高幅度也大,这样可测出浆液的有效扩散距离。
超声波速度是岩体超声波测定的主要参数之一也是衡量岩体结构的主要指标。用超声波检测注浆质量及效果.主要是将其声速测定的结果进行分析和研究。注浆后声速幅度值越大.说明裂隙被充填越密实.注浆质量和效果越好。从而达到了充填间隙和固结堵水的目的。
4 注浆施工中存在的问题及其对策
4.1注浆造成的地表沉降超限
4.1.1造成地表沉降过大的原因
(1)软土地层中没有进行同步注浆。采用管片注浆孔同步注浆的施工过程,如果没有严格的过程控制,或者注浆液初凝时间设定不合理,往往做不
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到真正意义的同步注浆。
(2)掘进过程仅以注浆量为控制指标,限定每环的注浆量范围,导致注浆量偏少,不能有效地对盾尾间隙进行填充。这大多发生在以下情况:①某些特殊地段或较小的转弯半径上,土层损失加大;②由于地质条件或其他特殊原因,掘进过程某环出土量剧增,而没有相应增大注浆量;③地层特性变化,却没有相应调整注浆量,如从粘土变为砂土、从粘土变为裂隙水丰富的风化岩层等情况;④盾构机在粘性较高的粘土层掘进时,后壳外壁会附着一层较厚的固结土体,与盾构机同步前进,无形中增大了盾尾间隙。从已有盾构隧道的施工情况石,硬壳层厚度可达10cm。
(3)浆液强度过低,或浆液和易性差,易离析而渗透到地层中,发生浆液损失。浆液拌和时的投料顺序也可能对浆液强度造成较大影响。
(4)某些浆液凝结后,自身收缩量较大;或者双液浆过早初凝,未能有效填充盾尾间隙。
(5)浆液流动性太好,隧道管片最重要的顶部出现无浆液填充;或者双液浆混合不充分,在土中逐渐流失。
(6)没有与监测紧密结合,并以监测成果指导施工。从盾构机掘进过程的地表沉降规律来看,一般盾构机前方地表沉降量在5 mm内时,盾尾穿越这个位置时沉降不会超出规范允许的30 mm。因此,当监测结果显示前方沉降量超过5 mm,又没有及时采取有效注浆措施,沉降超出规范允许范围的可能性相当大。
4.1.2造成地表隆起的原因
(1)注浆压力过大,注浆量偏高。主要在土质软弱的地层出现。如南京某盾构掘进过程,当盾构机经过建筑物时,增大了盾尾注浆压力,盾尾己脱出建筑物下方后,没有及时调整压力,地表出现隆起,甚至有少量浆液沿地层裂隙冒出,污染地表。又如某盾构机在流砂地层始发时,因端头加固质量和洞门密封效果均较差,掘进过程前方有大量流砂涌入,由于其位于一重要道路门下方,为防止地表下沉,采用了二次注浆进行补充注浆,但因为没有控制好注浆压力和注浆量,注浆结束后发现道路中间鼓起近1 m高的小山包,造成交通堵塞,花费了大量财力和时间进行处理。
(2)隧道顶部有连通至地表的渗水通道。如原地质勘探孔,如果没有封堵或封堵效果不佳,浆液会沿该孔喷出或渗出地表,这不仅严重污染地面环境,还可能造成地表隆起。