盾构掘进同步注浆技术的应用

近年来,伴随盾构地铁隧道工程的大量开工建设,盾构法施工技术已经趋于成熟和完善。现结合本工程实际,就盾构隧道同步注浆的工作原理、主要技术参数、工艺流程等进行了探讨。

工程技术

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盾构掘进同步注浆技术的应用

陈鹏

（中铁十三局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳110043）

摘

要：近年来，伴随盾构地铁隧道工程的大量开工建设，盾构法施工技术已经趋于成熟和完善。现结合本工程实际，就盾构隧道同

步注浆的工作原理、主要技术参数、工艺流程等进行了探讨。

关键词：地铁；隧道；土压平衡盾构；同步注浆1工程概况

杭州地铁滨江站，采用了土压（EPB）平衡式盾构机进行施工。地铁区间隧道沿线穿越的主要地层有：隧道断面范围所处土层主要为：③5粉砂

③6粉砂、③7砂质粉土、③8粉砂、夹砂质粉土、

④3淤泥质粉质粘土、⑥1淤泥质粉质粘土、⑥2淤泥质粉质粘土、⑧2淤泥质粉质粘土、⑨1a粉质粘土、⑨1b含砂粉质粘土、⑨3圆砾、⑩1粉质

⑿2细砂和⑿4圆砾。粘土、

2同步注浆概述

土压平衡盾构掘进模式主要用于围岩不稳地下水压力高、水量大的地层，密封舱内的碴定、

土用以平衡掌子面的土压，碴土充当了支撑介质，此时可以用加泥加水系统改善碴土的流动性。加泥加水系统可以优化碴土的状态,减小土舱和螺旋输送机中的摩擦力(如图1)。

入盾尾空隙内，从而使周围土体及时获得支撑，可有效地防止土体的坍塌，控制地表的沉降变形。在地层稳定性差、采用土压平衡模式掘进时，同步注浆的重要性更加突出和明显。其目的是为了使浆液充满管片背后的空隙，以达防水和防止隧道结构及地面沉降。

3.2同步注浆系统3.2.1注浆装置

储浆桶及高注浆装置主要包括两个注浆泵、

压管线和阀门等。在竖井，浆车放入浆液后，由电瓶车牵引至盾构机储浆桶旁，运浆车将浆液泵入

3

可容纳盾构掘进1环注储浆桶（浆桶容积为4m，

浆所需的浆液，并带有搅拌轴和叶片，在注浆过程中对浆液不停的搅拌，保证浆液的流动及和易性，减少离析）。两个注浆总泵各有两个出口，这样总共有四个出口，四个出口直接连至盾尾圆周方向上分布的四个注浆管上。盾构机掘进时，由注浆泵泵出的浆液被同步注入衬砌管片与土层间的环隙中，浆液凝固后就可以起到稳定管片和地层的作用。同步注浆主要设备布置参见简要示意图3。

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（[6.34）-（6.2）]×1.2=1.654m3。

因该工程滨江站至江南风井段在粉砂层，地表沉降值比较大，所以注入率取值200%，则每环压注量应控制在Q=Vα=1.654*200%=3.3m3左

但具体的数量根据实际地质情况及工况随时右。调整。

3.2.2.3注浆速度

注浆速度由注浆泵的性能、单环注浆量确定，应根据掘进速度调节注浆泵的流量。

3.3浆液选择及配比为保证浆液质量，施工中选择浆液时应严格控制配合比，特别是合易性适宜的浆液，易于压送，运输中不易离析，不沉淀，不堵管，能充分填实孔隙。在凝结时间上需缓凝早强，缓凝可防止损坏盾尾密封装置，早强可使浆液不易流失。要达到以上质量标准，一般需要通过试验方能确定。初期做了两组配比（试验配比见表1）。

3

图1土压平衡模式工作原理示意

盾构法施工时的隧道围岩变形是由土质、地下水、隧道断面、埋深以及施工技术等很多因素交织而成的复杂现象，然而对于密闭型盾构而言，围岩变形的主要原因在于衬砌背后注浆的好

由于脱离盾尾后一段时间内盾尾空隙接近于坏。

无支撑状态，其变形或局部坍塌随着围岩扰动范围的增大而直接影响地表沉降的程度。因此，同步注浆技术对提高盾构隧道在施工过程中的稳定性具有十分重要的作用。

3盾构同步注浆技术

盾构机配备了盾尾同步注浆系统，可在盾构掘进的同时进行管片壁后注浆。在盾构掘进施工中，当管片刚脱离盾尾时即可对管片外侧的建筑空隙进行填充，从而起到控制地表沉降和稳定成型隧道的作用。在施工中使用的浆液是一般采用惰性浆液，此浆液在施工过程中收到了很好的效果，有效地控制了地表沉降变化。

其工作原理是：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管片壁后注浆，当盾构机推进结束时，停止注浆。这种方法是在环形空隙形成的同时用浆液将其填充的注浆方式。如图2所示：

图2同步注浆原理图

3.1盾构同步注浆的目的

盾构同步注浆就是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管将具有缓凝早强的合易好的浆液，按规定的注浆压力和注浆量在盾构推进的同时注

经试验确定，最终选择浆液密度为1.70g/cm、稠度为7cm，该浆液能够很好地确保掘进施工时周边环境的安全，根据地质条件并及时作出调整。

同步注浆材料受地质条件、地下水状况、施

图3同步注浆主要设备场地布置示意工技术等多方面因素的影响，所以，要充分考虑3.2.2同步注浆主要技术参数这些因素，在满足设计要求的前提下，有针对性3.2.2.1注浆压力地进行配比设计，并根据现场实际情况进行调根据注浆的目的和要求(充分填充盾构掘进整，这样所配制的浆液，不但各项指标能满足施产生的地层空隙，避免由此引起的地表沉陷影响工要求，而且有良好的经济性，有利于降低施工地表建筑物与地下管线的安全；避免过大的注浆成本。压力引起地表有害隆起或破坏管片衬砌，防止注3.4同步注浆方式

注浆压力最佳值应在综合考虑浆损坏盾尾密封)，为了使环形间隙能较均匀地得到填充，并防

土质条件、管片强度、设备性能、浆液特性和密封止衬砌承受不均匀偏压，应同时对盾尾预置的4土舱压力的基础上来确定，因浆液注入点位置的个注浆孔进行压注，在每个注浆孔出口设置分压不同而不同。当覆土厚度为6-10m时，压力一般器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检控制在0.5Mpa。测与控制，从而获得对管片背后的对称均匀压

3.2.2.2注浆量注。注浆量是以盾尾建筑空隙量为基础并结合3.5注浆出现主要问题及解决方案：地层、线路及掘进方式等考虑适当的注入率，以3.5.1堵管保证达到填充密实而确定的。根据施工实际情注浆管堵塞的主要原因：浆液从拌料到注浆况，这里的注入率包括由注浆压力产生的压密系过程的时间太长，以致浆液达到凝固时间而易沉数、取决于地质情况的土质系数、施工消耗系数、淀并附着在注浆管内壁，最终造成管路堵塞。解由掘进方式产生的超挖系数等。一般主要考虑土决注浆管堵塞问题的关键就是要缩短从拌料到

浆液运输管路要尽量质系数和超挖系数(一般综合取值130%～180注浆的时间。具体措施为：

%)。避免急弯曲造成浆液流速缓慢而沉淀；由地面向

同步注浆量Q理论值通常可按下式估算：竖井运浆车放料要尽量缩短时间，尽可能降低浆

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Q=Vα=π(D-d)L/4*α管口设置，使浆液打开闸门时即可依靠自重放V—理论空隙量；α—注入率；D—盾构切削浆；紧凑安排工序，缩短浆液在隧道内的运输时外径(m)；d—预制管片外径(m)；L—预制衬砌管片间；运浆车设置电源插座，供其搅拌电机用，保证每环宽度。运浆车搅拌器正常连续工作，避免因施工停顿时

杭州地铁1#线滨江站～富春路区间工程，理间过长而引起浆液离析；运浆车向盾构机储浆罐论上每掘进一环，盾构掘削土体形成的空间与管泵浆时，降低出浆管高度，同时开启搅拌机搅拌片外壁之间的空隙的理论体积为：V=0.25& …… 此处隐藏：5163字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……