盾构工法中的衬砌背后注浆施工工艺

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图20.5.1背后注浆工艺流程图(双液浆) 20.6.2 操作工艺 20.6.2.1 注浆方式 (1)直接压送式

由洞外拌浆设备直接把浆液压送到管片等注入口处。适用于盾构直径较小、推进距离较短的场合。

(2)中继设备式

由洞外拌浆设备把浆液压送到放置在后方台车上的中继设备上,由装在台车上的注浆泵进行注浆。适用于推进距离长、盾构直径较大的场合。

(3)洞内运输式

在洞外拌浆,浆液存于罐中,经洞内运输,用洞内注浆泵注入的方式。适于定量注入。

(4)洞内拌浆方式

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把各种浆液材料搬到装在洞内后方台车上的洞内拌浆设备上,然后混拌注入的方式。可用于大直径隧道。 20.5.2.2 注入时期

背后注浆的最佳注入时期,应在盾构推进的同时进行注入(同步注入法)或者推进后立即注入(即时注入法)。当地质条件和施工条件许可时,也可采用后方注入法和半同步注入法。

20.5.2.3 注入方式

(1)后方注入式:从数环后方的管片上注入浆液。

(2)即时注入式:掘进一环后立即注入一环。 (3)半同步注入式:注浆孔从尾封层处伸出,在推进的同时进行跟踪注入。

(4)同步注入式:在盾构推进过程中进行跟踪注入(从盾尾直接向尾隙注入)。以同步注入式为例,又有:

①由安装在盾构机上的注入管直接向尾隙注入的方法;

②把管片上的注浆位置设置在管片的端头上,边推进边注入的方法;

③利用管片上的前后两个注浆孔交替注入的方法(见图20.5.2.3)。 20.5.2.4 注入压力、注入量和注入次序 (1)注入压力

①注入压力大致为地层阻力强度再加上0.1~ 0.2MPa,一般为0.2~0.5Mpa ②后期注入压力要比先期注入压力大0.05~0.1MPa。

图20.5.2.3 交替式同步注入法 7

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③当注入压力大于0.5MPa时,可能导致管环变形,故对最高注入压力要慎重采用。当注浆时的阻力很大时,一定要加强观察与量测,控制注入压力在管环能承受的范围之内。

(2)注入量

根据设计注入量注浆,但要根据土体空隙率、注入损耗率(如长距离管道输送时的浆液损耗等)、超挖情况以及浆液是否为加气类等因素进行调整。实际注入量一般大于设计注浆量,约为130%~180%。

(3)注入次序

背后注浆不仅仅是要充填盾尾空隙,还要渗透到盾构壳体周围,使之与周围土体紧密粘结。注入次序宜先从隧道两腰开始,注完顶部再注底部,有条件时,最好是多点同时进行注浆。

20.5.2.5 输浆管的疏通

输浆管发生堵塞后,可采用在注入时往输浆管浆液中投放疏通球的方式来疏通,

图20.5.2.5 疏通球的种类 以消除粘附于输浆管壁上的沉积物。疏通球的种类多种多样,如图 20.5.2.5所示。 20.5.2.6 注入橡皮管

在使用双液型浆液的情况下,当注入结束时,应先停止B液的注入,只压送A

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液,随后停止A液。若不这样操作,则橡皮管内会产生注入浆液的固结物,影响继续注浆。

橡皮管的长度因洞内施工条件的变化而变化,并受浆液胶凝时间长短的支配。如果过长,则可能造成橡皮管的堵塞;如果过短,则浆液易在尾隙中凝胶或在地下水多时被稀释。

20.5.2.7 小曲率半径盾构的背后注浆

(1)注浆材料应具备早期强度高和急凝的特点。建议采用瞬凝固结型浆液,它能按限定范围进行背后注浆。

(2)为了防止浆液向工作面流动,可在管片背面设置截止袋,袋中注入浆液,可

图20.5.2.7截止袋防止背后注入浆液流失实例 止住背后浆液向工作面的通路(见图20.5.2.7)。

(3)必须同时对盾尾和超挖的尾隙进行同步注浆,否则盾构千斤顶的推力无法准确地传递到后方,致使盾构发生变形和出现之字形轨迹。

(4)为了使千斤顶的推力能准确传递到后方,在管片组装后到下一轮推进中止的时间(约为1~1.5h)内,注浆的强度必须大于周围土体往盾构的横向挤压强度。

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20.5.2.8 特殊地层中的背后注浆

(1)缺乏自立性的超软弱粘性土地层,因不能形成盾尾空隙,其注浆方式类似于劈裂注浆,应使用瞬凝型、早期强度好且可实现限定注入的浆液。

(2)坍塌渗水地层,因注入时已出现土体坍塌,尾隙不存在了,故必须是可以向土颗粒间隙作渗透的浆液,其胶凝时间应稍长一点,粘性应较低一点。 20.5.2.9 自动背后注浆

盾构机的自动背后注浆已经实现,且已成为发展的方向,这方面的工艺是自动化进行的,涉及的主要是机械和自动化方面的内容,不在本章讲述之列。

20.6 质量标准

20.6.1 材料质量与配比

材料质量应严格符合规范与设计要求。材料配比原则上按注浆设计要求进行,但应根据现场实际情况,在确认注浆效果的同时,予以适当的调整。施工时必须使用合格的计量器具对配比进行准确的管理。 20.6.2 试验检查

对浆液定期进行试验检查,以确认质量符合要求。主要试验项目有流动度、粘性、析水率、凝胶时间、强度等。

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