盾构法隧道施工同步注浆技术(4)

2018-11-22 11:00

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4.2注浆液从盾尾流入

(1)注浆压力大时,浆液会沿着盾壳流入土仓中,进而从螺旋输送机输出;而注浆压力一旦大于盾尾密封的承压能力,将击穿后尾密封。如果没有及时对后尾密封注入油脂,浆液在盾尾刷中凝固后,会使盾尾密封失效,严重影响施工安全。

(2)管片构造不合理,也会造成注浆液的渗漏。如某盾构管片设计时,过多地考虑了管片拼装过程可能发生混凝土面碰撞而破损的问题,将外弧面接缝处设计成斜角。由于这个接缝的存在,注浆压力稍高,浆液即会沿着盾壳与管片之间的间隙流入。在富水砂层掘进时,外部水土也会沿接缝流入。为解决这个问题,施工过程中必须加大盾尾油脂的自动注入压力,同时密切注意掘进过程发生渗漏的部位,及时用手动注入方式在相应位置补充油脂。这种管片构造形式导致盾构掘进过程的盾尾油脂消耗量增加1/2以上。

4.3管片上浮

管片脱出盾尾后上浮的原因主要有:(1)地质情况。从南京地铁盾构施工情况看,淤泥质粉质粘土层的上浮量大于砂层,而从广州地铁盾构施工情况看,中、微风化岩层管片上浮量较大;(2)浆液选型不当,导致浆液早期强度偏低,不能及时与围岩土体形成共同作用;(3)浆液初凝时间控制不当,没有及时填充盾尾间隙或填充效果不佳;(4)注浆位置选择不当,采用管片注浆孔注浆时,以中下部注浆孔为注浆孔位。

广州、上海、南京等地铁盾构施工中,都不同程度地出现过管片脱出盾尾后上浮的现象。近期在某城市盾构施工中,管片脱出盾尾后最大上浮量达170 mm。分析管片上浮原因,不仅仅与地层情况有关,浆液的种类、配比、注浆压力、注浆位置等都会对管片上浮产生一定影响。以上工程实例,所用盾构机是土压平衡盾构,盾尾间隙15cm,在微风化砂岩中掘进,由于采用了惰性浆液作为注浆材料,浆液初凝时间长,强度与围岩强度相差太大,隧道成形后,在裂隙水作用下上浮,而浆液无法快速凝结以抵抗浮力的作用,造成管片上浮。然而,浆液强度也不能过高,否则,会造成浆液过早凝固而堵塞注浆管路。

4.4注浆系统管路堵塞

管路堵塞是注浆过程最常见、最易发生的问题。注浆系统管路包括注浆

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管路堵塞、输浆管路堵塞等,主要是由于浆液初凝时间偏短、强度高、工序衔接不合理等原因造成。采用长距离管路输送的,尤其容易发生管路堵塞现象,浆液在管路中的损失量较大。如某城市一盾构隧道掘进初期,拟采用通过盾尾注浆管进行注浆的同步注浆系统,计划下一环浆液的拌制在上一环管片拼装时即开始,但由于管片拼装花费时间过长,期间没有对浆液采取任何处理措施,架上掘进速度很慢,导致浆液堵塞了同步注浆管,因没有配备专用疏通工具,导致浆液在注浆管中凝固,最后只能变换注浆工艺,采用管片注浆孔进行注浆。

4.5管片注浆孔渗漏

从管片注浆孔进行注浆时,如果处于砂层、流塑状淤泥质地层或地下承压水较高的地层中,开孔时,外部的水土很可能涌入而造成隧道偏移,地表沉降。

4.6盾构注浆主要控制措施

(1)盾构机设计制造时,应根据地层情况,选择不同的盾尾注浆方式。在条件允许的情况下,尽可能采用通过安装在盾尾的注浆管进行同步注浆的方式,注浆过程应设计为自动控制。并将通过管片注浆孔注浆作为备选注浆方案或补充应急方案。

(2)合理选择注浆液类型。①惰性浆液初凝时间长,制备成本低,在上海等软弱地层为主的地区应用较为广泛,但由于其强度较低,抗渗性能差,不利于隧道衬砌的早期稳定和隧道防渗效果。硬性浆液制备成本相对较高,初凝时间较长,早期具有一定强度,对于隧道衬砌的稳定较为有利。双液浆初凝时间很短,强度高,相对另外两种浆液而言,注入量最少,沉降量最少,注浆效果最佳,广泛适用于各种地层,但施工工艺较为复杂,施工过程控制要求较高。②根据隧道区段变化而调整。在靠近洞门和联络通道前后的注浆,应提高浆液强度和抗渗性能;洞门结构和联络通道施工前,还需用双液浆等进行一次注浆补强。③根据地质情况变化而调整。正式掘进前,应根据地质勘探和补充地质勘探成果,进行浆液配合比试验,最好是单液浆和双液浆配比均准备2组以上;浆液初凝时间、早期强度和28d强度均满足与围岩共同作用的要求;液化地层,还应进行浆液抗液化试验。④根据浆液运输方式选择。

(3)合理选择注浆压力、注浆量、注浆位置。正常施工阶段,以注浆压力

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控制注浆量,沉降控制要求相当高的地段,采用注浆压力和注浆量双重控制标准。为防止盾尾被击穿,注浆压力不能大于盾尾密封所能承受的设计压力,一般不宜大于0.4 MPa。

(4)加强管片沉浮的监测,摸清盾构机通过不同地质断面的沉浮规律,以相应调节盾构机姿态和注浆参数。为控制管片上浮,并防止因浆液流动性好而造成隧道顶部出现无浆液填充现象,在通过盾尾注浆管的同步注浆过程中,宜将位于上部的两根注浆管注浆压力和注浆量提高;在通过管片注浆孔注浆的操作中,一般应选择在顶部的2片管片注浆。

(5)合理选择管片外弧面接缝构造形式。

(6)通过地面沉降监测成果指导盾尾注浆施工,当盾构机某环掘进过程发现出土量远超出理论方量时,则有可能前方地层发生坍塌,应增加盾尾注浆量。

(7)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,分析注浆效果,反馈指导下次注浆。

(8)盾构掘进指令要和浆液拌制指令相配合,避免过早拌制浆液后发生堵管。盾构机停机前应用膨润土等将注浆管充满,以防浆液回流而堵塞注浆管。同时,配备专用疏通器具,制定有效的疏通措施,使注浆管堵塞时能得以及时疏通。

(9)在砂层或透水性高的地层掘进时,若通过管片注浆孔进行注浆,应在管片制造过程即考虑在注浆孔位置理设逆止阀。


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