修地鐵竟然這麼複雜還有生命危險

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一、同步注漿的原理(地鐵隧道的靈魂)

隨著盾構的推進,在管片和土體之間會出現建築間隙。為了填充這些間隙,就要在盾構機推進過程中,保持一定壓力(綜合考慮注入量)不間斷地從盾尾直接向壁後注漿,當盾構機推進結束時,停止注漿。這種方法是在環形建築空隙形成的同時用漿液將其填充的注漿方式。

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二、同步注漿施工流程

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漿液運輸:

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掘進同步注漿:

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三、同步注漿作用

1防止地表變形

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2減少隧道沉降量

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3增加襯砌接縫的防水功能

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4改善襯砌的受力狀況

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5有利於盾構糾偏

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四、同步注漿材料

1原材料

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2材料要求

收縮率要小。漿體凝固時產生的體積收縮要小,其目的也是為了減少地表變形。

凝結時間要合適。初凝要快,即壓出去的漿體在短時間內達到初凝,使漿體不易流失,保證壓漿質量;終凝要慢,即要求壓出的漿體在較長時間內應具有塑性,這樣可防止破壞盾尾密封裝置。

要有一定的強度。壓漿的作用之一是支護地層,不使地層產生沉降變形,所以要求漿體在凝固前有一定的早期強度,而凝固後的強度要略高於原狀土。

五、拌漿設備與壓漿設備

1拌漿設備

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2壓漿設備

採用了注漿壓力自動控制系統,一面使壓力保持不變,一面直接向盾尾建築空隙注漿。通過電磁流量記在監測流量的同時進行自動注漿。

漿罐帶有攪拌軸和葉片,注漿過程中可以對漿液不停的攪拌,保證漿液的流動性,減少材料分離現象。

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六、漿液配合比

惰性漿液在主要成分加量不變的情況下,只需調節添加劑的加量就能有效地控制、調節漿液的性能。在施工過程中,可以比較方便地對漿液的性能進行調整,以適應不同地層、不同掘進進度對漿液性能的要求。

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七、注漿工藝

1盾構始發段同步注漿

(1)為防止同步注漿破壞洞門止水裝置(即防止鉸鏈板由於注漿壓力崩斷及防止襪套外翻)影響止水效果,需等盾尾脫出加固區方可進行同步注漿。由於此段(約6m)為出洞加固區,土體自立能力較強,地表沉降相對較小。

(2)當推進至20環時,對洞門進行注漿,防止可能的土體流失。

(3)由於現場條件的限制,此階段盾構後配套臺車位於地表,漿液拌制好後直接通過地表管路泵入到後配套臺車的注漿罐中,再經泵送至盾尾漿液注入點注入地層。漿液輸送管路較長,應避免管路堵塞,影響同步注漿。在施工結束及時壓注膨潤土漿液,疏通漿液泵送管路,減少堵管的可能,做到同步施工。

(4)此段盾構施工過程中,盾構掘進出土時進行同步注漿,以控制注漿壓力為主兼顧注漿量,從盾尾上方A1,A4兩點注入。在拼裝管片時,停止注漿,以免拼裝時千斤頂部分鬆開時注漿會造成管片移位、變形。

(5)通過本段施工,加強對地面變形情況的監測分析,掌握盾構推進同步注漿量。

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2盾構掘進正常段同步注漿

(1)每環開始推進前,先拌制足夠一環使用的漿液打入注漿罐。當開始掘進後,保證注漿罐儲存的漿液能夠滿足同步注漿要求,保證施工的連續性。

(2)嚴格控制同步注漿量和漿液質量,通過同步注漿及時填充建築空隙,減少施工過程中土體的變形。做好地面變形情況及地表監測分析,及時調整注漿量。

(3) 要合理控制注漿壓力,儘量作到填充而不是劈裂。注漿壓力過大,管片外的土層將會被漿液擾動而造成較大的沉降,並易造成跑漿。同時,注漿壓力過小填充速度過慢,填充不足,也會使變形增大。

(4)在管片脫出盾尾5環後,對管片的建築空隙進行壁後二次注漿,整個區間每隔5環注漿一次,壓漿量的控制根據變形信息確定。

3盾構掘進小半徑曲線段同步注漿

(1)小半徑曲線施工時,管片從盾尾脫出後如果不能立即與周圍土體形成一體,盾構推進就不能充分取得反力,導致產生較大的管片變形和隧道位移的危險性。

(2)同步注漿漿液應選擇體積變化小,早期強度高的注漿材料。

(3)曲線段推進必然導致土體損失的增加。由於設計軸線為圓滑曲線,而盾構是一定長度的直線,故在實際推進過程中,實際掘進軸線必然為一段段折線,且曲線外側出土量又大,這樣必然造成曲線外側土體的損失,並存在施工空隙。因此在曲線段推進過程中同步注漿必須加強對曲線段外側的壓漿量,以填補施工空隙,加固外側土體,使盾構順利沿設計軸線推進。注入量的多少還是以地表沉降監測為指導。

4盾構掘進淺覆土段同步注漿

淺覆土地段的壁後注漿,由於盾尾建築空隙會立即影響到地面或地下建(構)築物,要進行充分的壁後注漿管理以控制地層變形,同步注漿宜使用有早期強度的壁後注漿材料,同時,要通過實驗確定注漿壓力及注漿量。

5盾構掘進大坡度段同步注漿

大坡度施工中的壁後注漿材料,宜採用體積變化小,早期強度高的 瞬結性材料。下坡度時,容易出現漏漿現象。出現漏漿現象可採取以下措施預防解決這一問題:

(1)同步注漿的同時應當注意盾尾油脂的及時填充,盾尾刷及盾尾油脂的配合使用能起到阻擋漿液倒流,避免漏漿。

(2)在盾尾油脂壓注到位的情況下,盾尾漏漿大多是由於注漿壓力過高或注入速度過快造成,可以通過控制推進速度,調整同步注漿流量及調整注漿壓力,防止漿液擊穿盾尾漏漿。

(3)在出現漏漿的情況下,應當立即停止壓漿,壓注盾尾油脂,在管片間隙漏漿處塞上海綿條等防漏材料,待漏漿結束後在推進過程中適當加大注漿量,填補漏失的漿液,同時,根據監測報表決定是否進行壁後二次注漿。

6盾構穿越建築物及重要管線同步注漿

(1)穿越建築物及重要管線前,應當對建築物的樁基基礎類型、埋深、建造年代及管線的口徑、埋深、走向等進行詳細的勘查,綜合考慮該處的地質情況確定同步注漿參數。

(2)同步注漿的漿液在填補建築空隙時可能會存在一定間隙,且漿液的收縮變形也存在地面沉降的隱患,因此在隧道掘進的同時,根據地面監測情況,必要時進行二次壁後注漿,漿液視情況採用單液漿或雙液漿。漿液通過管片的注漿孔注入地層,並在施工時採取推進和注漿聯動的方式,注漿未達到要求,盾構暫停推進,以防止土體變形。根據施工中的變形監測情況,隨時調整注漿量及注漿參數,壁後二次注漿根據地面監測情況隨時調整,從而使地層變形量減至最小,達到保護建築物及管線的目的。

7盾構盾構掘進進洞段同步注漿

進洞段同步注漿施工除了填充建築空隙,控制地面沉降外,還應配合盾構軸線控制,採取靈活多變的注漿方式,確保盾構順利進洞,當盾構機靠上盾構基座後停止同步注漿,待盾構機進入完全停靠在盾構基座,洞門封死後在進行洞門的補壓漿,防止水土流失。

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8壁後二次注漿

(1)盾尾間隙已在盾構施工同步注漿時充分填充,如再超量進行注漿,有可能擾亂土體,引起地面隆起和壓實沉降等問題。所以二次注漿基本上不需進行。如果出現管片漏水等現象時,則根據實際情況,對注漿方法和材料確定後,進行補充注漿。

(2)壓漿時指派專人負責,對壓入位置、壓入量、壓力值均作詳細記錄,並根據地層變形監測信息及時調整,確保壓漿工序的施工質量。

(3)為防止漿液在注漿系統內的硬化,定時對工作面注漿系統及地面上的拌漿系統進行清洗,清洗時間根據實際情況確定。

壁後二次補註漿漿液配比如下表:

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9其它

當地層屬於軟土層時,地下水位高,土質的含水量基本飽和,所以應一次注漿體材料,以防土體流失。盾尾後間隙一旦形成,應立即進行壓漿,並保持一定的壓力,壓漿工藝對盾尾密封要求較高,要有一個不易漏漿的盾尾密封裝置,並有堵漿的措施及備有堵漿的設備和材料。施工中如果發現注入量持續增多時,必須檢查超挖、漏失等因素。而注入量低於預定注入量時,可以考慮是注入漿液的配比、注入時期、盾構推進速度過快或出現故障所致,必須認真檢查採取相應的措施,一般可採取加大注漿壓力或在盾構掘進後進行補漿。

八、同步注漿常見問題及解決措施

1漿液質量不符合質量標準

現象:

在盾構推進過程中,由於注漿漿液質量不好,使注漿效果不佳,引起地面和隧道的沉降。

原因分析:

(1)注漿漿液配合比不當,與注漿工藝、盾構形式、周圍土質不相適應;

(2)拌漿計量不準,導致配合比誤差,使漿液質量不符合要求;原材料質量不合格;

(3)運輸設備的性能不符合要求,使漿液在運輸過程中產生離析、沉澱。

預防措施:

(1)根據盾構的形式、壓漿工藝、土質情況、環境保護的控制要求及經濟效益正確設計漿液配比,並通過試驗,使其符合施工要求;

(2)應在滿足合理的精度前提下,考慮使用簡單可靠的計量器具。同時應保養好計量器具,定時作檢定。發現計量器具精度誤差超標,應及時校正或換新;

(3)對拌漿材料的質量進行有效的管理。保證各種材料採購的渠道,並附有相應的質量保證單。應按規定對材料進行質量抽檢;

(4)拌漿設備的工作環境差,使用中要主要定期維修保養,經常清洗拌漿機。如在使用中機械發生故障應及時修復,不能讓設備帶病作業;

(5)漿液的輸送應視漿液的性能而定,選擇合理的輸送方法。用管路輸送時,管子的直徑要適當;用拌漿車輸送時,拌漿車上的拌漿機應有充分的攪拌能力;

(6)加強對拌制後漿液的檢測,要確保漿液的質量符合施工所需。

治理方法:

(1)不符合要求的漿液重新進行拌漿;

(2)不符合質量要求的原材料不得使用;

(3)如漿液經使用確認配比設計不合理,應及時作配合比的設計和試驗,最好決定出實際應使用的配合比;

(4)更換漿液運輸設備,以適應漿液性能及壓漿工藝。

2沿隧道軸線地層變形量大

現象:

沿隧道軸線地層變形過量,引起地面建築物及地下管線損壞。

原因分析:

(1)盾構開始掘進後,如不能同步地進行注漿或注漿效果差,則會產生地面沉降;

(2)盾尾密封效果不好,注漿壓力又偏高,漿液從盾尾滲入隧道,造成有效注漿量不足;

(3)漿液質量不好,強度達不到要求,不能起到支護作用,造成地層變形量過大;

(4)注漿過程不均勻,推進過程中有時注漿壓力大,注漿量足,有時注漿量少,甚至不注漿,造成對土體結構的擾動和破壞,使地層變形量過大。

預防措施:

(1)正確確定注漿量和注漿壓力,及時、同步地進行注漿;

(2)注漿應均勻,根據推進速度的快慢適當地調整注漿的速率,儘量做到與推進速率相符;

(3)根據本節"一.注漿質量不符合質量標準"所述的措施,提高拌漿的質量,保證壓注的漿液的強度;

(4)推進時同時、均勻、經常地壓注盾尾密封油脂,保證盾尾鋼絲刷的使用功能。

治理方法:

(1)根據地面變形情況及時調整注漿量、注漿部位,對於沉降大的部位可採用補壓漿的措施;

(2)損壞的盾尾進行更換,或採用在盾尾內墊海綿的方法對盾尾進行堵漏;

(3)注漿口離盾尾太近引起盾尾漏漿,可採用從管片上進行壁後注漿的方法,減少漿液的滲漏。

(4)經常施測漿桶確定實際壓出漿量,避免受盾構機計數器誤導。

3單液注漿漿管堵塞

現象:

採用單液注漿時漿管堵塞,無法注漿,甚至發生漿管爆裂的情況,嚴重影響施工質量和進度。

原因分析:

(1)停止注漿的時間太長,留在漿管中的漿液結硬,引起堵塞;

(2)漿液中的砂含量太高,沉澱在漿管中,使漿管通徑逐漸減小,引起堵塞;

(3)漿管的三通部位在壓漿過程中有漿液積存,時間長了就沉澱凝固。

預防措施:

(1)停止推進時定時用漿液打循環迴路,使管路中的漿液不產生沉澱。長期停止推進,應將管路清洗乾淨;

(2)拌漿時注意配比準確,攪拌充分;

(3)定時清理漿管,清理後的第一個循環用膨潤土泥漿壓注,使注漿管路的管壁潤滑良好;

(4)經常維修注漿系統的閥門,使他們啟閉靈活。

治理方法:

將堵塞的管子拆下,將堵塞物清理乾淨後重新接好管路。

4雙液漿管堵塞

現象:

雙液注漿時漿管堵塞,無法注漿,甚至發生漿管爆裂的情況,嚴重影響施工質量和進度。

原因分析:

(1)長時間未注漿,漿管沒有清洗,漿液在管路中結硬而堵塞管子;

(2)兩種漿液的注漿泵壓力不匹配,B液漿的壓力太高而進入A液的管路中,引起A液管內漿液結硬,堵塞管子;

(3)管路中有支管時,清洗球無法清洗到該部位,使漿液沉澱而結硬。

預防措施:

(1)每次注漿結束都應清洗漿管,清洗漿管時要將橡膠清洗球取出,不能將清洗球遺漏在管路內引起更厲害的堵塞;

(2)注意調整注漿泵的壓力,對於已發生洩漏,壓力不足的泵及時更換,保證兩種漿液壓力和流量的平衡;

(3)對於管路中存在分叉的部分,清洗球清洗不到,應經常性用人工對此部位進行清洗。

治理方法:

將堵塞部位的注漿管路拆卸下來進行清洗,然後重新安裝恢復壓漿。


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