盾构同步注浆及二次注浆方案名师编辑PPT课件.ppt
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1、关于盾构机的同步注浆及二次注浆的阐述,主讲人:刘泽稳,烃滋汪粟弟裹蔓等落赢鹃敢邦千恢淌枉洁潞览酷榴酒募诌耽帆愈咸脉悔贾盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,一、同步注浆,同步注浆的基本原理 注浆的作用 注浆工艺过程 注浆设备的选用 注浆材料的选择及配合比 注浆相关技术参数的选择,谬教邻晾勺韵重吼翁铁驭罐袜滓燎贞迄赌耶扳篮靳陷稽竭毛故邮袜顽若臃盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,同步注浆的基本原理,当盾构机掘进后,在管片与地层之间、管片与盾尾壳体之间将存在一定的空隙,为控制地层变形,减少沉降,并有利于提高隧道抗渗性以及管片衬砌的早期稳定,需要在管片壁后环向间隙采
2、用同步注浆方式填充浆液,即为同步注浆 注浆过程是通过地面上的搅拌站按照设计配合比拌合的浆液,经过管道运输至隧道口的浆液车,浆液车通过电瓶车运输至盾构机后配套的储浆罐(浆液车与储浆罐通过软管连接),同时在储浆罐和运浆罐内均装有搅拌叶片对浆液随时进行搅拌,可防止浆液凝结或离析,然后储浆罐内的浆液通过两个注浆泵分别输送至安装在盾尾的四个注浆管道(一般管道是上下对称布置),最后由注浆管直接输送至壁后间隙起到填充作用,并且整个注浆过程是与盾构机的掘进同步进行的。泵送注浆量是通过调整液压油缸的速度进行调整,每个泵送油缸都装有计数指示器,盾构司机可以根据计数器上的读数了解每根注浆管内的注浆量。此外,盾构机盾
3、尾还配挡浆板、密封设备,以及为防止盾尾内注浆管发生堵塞而配备的4个备用注浆管道。 注浆有手动或者自动两种控制方式。在盾尾注浆管路的出口处装压力传感器,在盾构操作室和注浆控制箱上都可以看到注浆时管路出口处的压力。设置为自动控制时,应预先通过可编程控制器(PLC)设置注浆最大压力值和最小压力值,当注浆压力达到设定最大注浆压力时,注浆管路所连接的液压油缸立即自动停止工作;当注浆压力减小到PLC所设定的最小压力时,液压油缸自动启动重新开始注浆。手动控制方式则需要人工根据掘进情况随时调整注浆量。,侦拐商詹辉吾搅囤冀驰玲观蹦印醒遍掘赵尔市贴剔静壬捡三赔蹈期母迄筷盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次
4、注浆方案,注浆的作用,防止土体松弛下沉 减少地表沉降 保持隧道衬砌的早期稳定 提高衬砌接缝防水性能 保证隧道工后不变形、不下沉、不漏水的必要工序措施。,尸闸刘棕垄跑探药竣戈灶努层刹栏惭开秽毯攀蓑识痈褪休沮湿碱琼皱红复盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,注浆工艺,同步注浆是保证地面建筑物、地下管线、盾尾密封及衬砌管片安全的重要一环,因此须严格控制,并依据地层特点及监控量测结果及时调整各种参数,确保注浆质量和安全。为了使环形间隙能较均匀地填充,并防止衬砌承受不均匀偏压,同步注浆对盾尾预置的4个注浆孔同时进行压注,并根据设在每个注浆孔出口处的压力器,对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行
5、检测与控制,从而获得对管片背后的对称均匀压注。注浆工艺流程如下图:,嵌冷甭向捂能靳挥酗及搏恋奠甩俭抨滤奸银付襟烩蔗捣驶透钝任喜欠随启盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,此惨衣辕榨垄迟鄙命音林烃盼淌版陷烫熄语赚醋觉危熄深签沛淘艇酌赏党盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,注浆施工流程: 材料 搅拌站 浆液车 储浆罐 注浆泵 注浆管 管片壁后间隙(完成同步注浆),图 1 同步注浆示意图,峰遏尚梭权斜戌凰适竣导蕊秧总烬期计贸墓券闰扫猩胜迎欠皆熙蠢鳖蘑跑盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,浩浩妒涅簧抠憋滋燥盈删柠客贡格围梨宗马抓铜囱戒吓细症禾晰泳扳缚
6、褪盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,注浆设备的选用,2)设备配置 搅拌站:建造砂浆搅拌站一座。 同步注浆系统:配备SWINGKSP12液压注浆泵2台(盾构机上已配置),注浆能力212m3/h,8个盾尾注入管口(其中4个备用)及其配套管路。 运输系统:,砂浆罐车(6m3),带有自搅拌功能和砂浆输送泵。随编组列车一起运输。,穷辙浊恤蝶暗辕时拘艺肠剑侠尚卯仙袄慕刨闰央粱弧茧磷恍咱钟明臆暇俊盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,人员配备,同步注浆及二次注浆在盾构施工中起到至关重要的作用,因为它不仅会影响到隧道的成型质量,还会影响到地面的沉降,甚至危及到地面建筑物、地
7、下管线的安全。为确保“安全、优质、高效、低耗”地完成工程施工,一般需要配备专业的质量检查小组,由工程管理部、安质部、机电物资部分别负责现场技术、安全质量、机电维修方面的监督指导。另外设立同步注浆作业班和二次注浆作业班负责现场注浆施工。注浆作业班都是按两班倒配置,同步注浆作业班一般按照每班由3个拌浆工、1个操作手组成,二次注浆班每班由2个拌浆工,1个司泵工、一个记录员组成。,韩困督弦凯源燃镑阅桌晕淄处谷秽币碘膨篮弦吮仍帮灼畸斯问瞄调肢裁光盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,注浆材料的选用及配和比,注浆材料及配比选用原则是: 充填性好、和易性好、离析少、强度高、浆液硬化后体积收缩
8、少、不被地下水稀释。但目前的实际配方,大多是采用水泥、粉煤灰、膨润土及中砂的配比混合液,调出的配比为了保证注浆不堵管,浆液通常较稀,凝固后淅水收缩很大,会造成拱部空洞,形成汇流水通道,眨冠安揩瞄处犊疙撞鹃犹鸦咸初检敷仕或艾儡汗吊肮使钱艇潦嘉氟性澄相盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,注浆材料应具备的以下特点: (1)拌制后浆液不离析,具有良好的长期稳定性及流动性(不易过大或者过小,因为流动性过大会造成管片顶部注浆不实,但过小会造成整体注浆不密实),并能保证适当的初凝时间(610h),以适应盾构施工以及远距离输送的要求; (2)注浆后可较快地大于土体强度,具有不透水性; (3)
9、浆液在地下水环境中,抗酸碱性强,不易产生稀释现象; (4)浆液固结后体积收缩小,泌水率小; (5)原材料还需要满足来源丰富、经济,无公害,价格便宜,施工管理方便,并能满足施工自动化技术要求; 浆液分为单液型浆液(凝固缓慢)和双液型浆液(能快速凝固),单液型一般选用砂子、水泥、粉煤灰、膨润土及一些外加剂等作为同步注浆的原材料 ,对于可塑性浆液可以采用炉渣石灰代替水泥。双液型浆液一般采用水泥+水玻璃+添加剂组成,一般适用于二次补浆。 配合比的选择:需要根据合同段的地层地质、地面构建物情况及以往的施工经验,盾构同步注浆拟定浆液配比 。在施工中,还需根据地层条件、地下水情况及周边条件等,通过现场试验不
10、断优化配合比参数。,世方牙蔼杨列羹柔孙葵予喧证委薪哑窟选奈盘柜渡焙汪司懊贞碰欧届乞挥盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,同步注浆材料配比和性能指标表,同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标 : 1)胶凝时间:一般为610h,根据地层条件和掘进速度,通过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段,可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂,进一步缩短胶凝时间,获得早期强度,保证良好的注浆效果。 2)固结体强度:一天不小于0.2MPa(相当于软质岩层无侧限抗压强度),28天不小于2.5MPa(略大于强风化岩天然抗压强度)。 3
11、)浆液结石率:95%,即固结收缩率5%。 4)浆液稠度:812cm/m。 5)浆液稳定性:倾析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)小于5%。,翱喧纂摹谍饮刺蕴英辟刹常脯琢夸烫虽惶柱腾罚倒卞赴枚城宙碱龟万循惹盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,注浆相关技术参数的选择,1、注浆压力 注浆压力是根据地层的土压力、水压力、管片强度及地面监测情况综合判断而设定的,在实际掘进中将不断优化。注浆量压力过大会出现:地面隆起、浆液破坏洞尾密封刷出现盾尾漏浆、浆液从盾构机外壳与土体之间的孔隙流入土仓、管片出现受压变形或是被损坏;如果注浆压力过小,则出现注浆的填充速度很慢,注浆量不足,使地表变形
12、增大。根据设计资料、盾构机选型及以往的施工经验,注浆压力取1.11.2倍的静止水土压力,注浆压力一般设定在0.30.5MPa。 2、注浆量 注浆量除了受到浆液向土体中渗透及泄漏影响外,还要考虑超挖、曲线施工、注浆材料种类等的影响,实际上是没有一个明确的规定值,通常按如下列公式进行计算。 注浆量的计算公式:Q=Va,V=【 (D12_D22)/4】*L 式中V-计算空隙量,D1-刀盘最大直径,D2-管片外径, L-管片长度, a-注浆率。 注浆率一般是从几方面考虑,包括注浆压力产生的压密系数、地质情况的土质系数、施工消耗系数、超挖系数等,根据设计资料及施工经验,本区间a-注浆率可取1.52.0。
13、,糯仪供掌讯阑室逼爹蔚谰宏寿潮搁韶健曝枪响凡阔低棺嫁俗咕沟炸屋伴乏盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,3、注浆速度及时间 在不同的地层中根据需不同凝结时间的浆液及掘进速度来具体控制注浆时间的长短。做到“掘进、注浆同步,不注浆、不掘进”,通过控制同步注浆压力和注浆量双重标准来确定注浆时间。注浆量和注浆压力达到设定值后才停止注浆,否则仍需补浆。在实际施工中注浆量是靠注入速度来控制的,因此对注入速度进行计算,是根据每环注入量和每环行程推进(盾构机掘进)时间得到注浆速度,计算式如下: v=Qt 式中:v-注入速度 (ms);Q-每环注人量(m3 );t-每环行程推进时间(s)。 4、
14、注浆结束标准 采用注浆压力和注浆量双指标控制标准,即当注浆压力达到设定值和注浆量达到设计值的90%以上时,即可认为达到了质量要求。实际施工过程中设计参数还需通过对地表及周围建筑物监控量测结果分析判断,进行参数优化,使注浆效果达到更佳。,缘源证准烃纸粟免橙淋警忽悍生南砌拟斑吾庐椿阜酿肥拘篇瞧喷筑珍竣洗盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,二、二次注浆,二次注浆的作用 注浆方式 注浆设备 注浆参数 二次注浆的注浆控制方式,璃淆软掌旨末眨可背娶账极蹈惕湾为谩鲜泊延票到犹绪茄顺篱箕梧衙幢煞盾构同步注浆及二次注浆方案盾构同步注浆及二次注浆方案,二次注浆的作用,同步浆量按照理论计算,应该为
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