文章编号:1009-6582(2003)01-0026-05
盾构隧道同步注浆技术
邹
(中铁隧道集团科研所,洛阳471009)
摘 要 随着近年来大量盾构隧道工程的兴建,盾构法施工技术也逐步趋于成熟和完善。文章结合工程实际,就盾构隧道同步注浆技术进行了探讨。
关键词 地铁隧道 土压平衡盾构 同步注浆中图分类号:U445.43 文献标识码:A
1 前 言
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坏。由于脱离盾尾后一段时间内盾尾空隙接近于无支撑状态,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。
2 盾构掘进模式
盾构掘进通常采用三种模式,即敞开式、半敞开式、EPB 模式(土压平衡式)。
敞开式:在前方掌子面足够稳定并且涌水能够被控制的条件下,可以采用敞开式作业。在敞开式作业时,压力舱通过螺旋输送机的卸料口与舱外相通而处于无压状态。
半敞开式:半敞开式用于含水、水压为0.1～0.15MPa 左右、掌子面可保持稳定的地层中。半敞开式作业时隧道掘进速度近似于敞开式作业,压力舱内底部是岩碴,上部为压缩空气(用来平衡地下水压)。
EPB 模式(土压平衡模式):EPB 模式用于围岩不稳定、地下水压力高、水量大的地层,舱内的土碴用以平衡掌子面的土压。采用EPB 模式施工时,可以用泡沫系统改善碴土的流动性。泡沫系统可以优
化碴土的状态,减小土舱和螺旋输送机中的摩擦力。和其他掘进模式相比,EPB 模式不需要第二种压力介质(如压缩空气和流体悬浮液),此时岩碴充当了支撑介质(图1)。
3 盾构同步注浆技术
3.1 盾构同步注浆的目的
盾构同步注浆就是在隧道内将具有适当的早期
及最终强度的材料,按规定的注浆压力和注浆量在盾构推进的同时填入盾尾空隙内。其目的是:
①尽早填充地层,减少地基沉陷量,保证周围环境的安全性。
②确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密实性。
③作为衬砌防水的第一道防线,提供长期、均质、稳定的防水功能。
④作为隧道衬砌结构的加强层,使其具有耐久性和一定的强度。
同步注浆是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管,在盾构向前推进、盾尾空隙形成的同时进行,浆液在盾尾空隙形成的瞬间及时填充,从而使周围岩体及时获得支撑,可有效地防止岩体的坍塌,控制地表的沉降。在地层稳定性差、采用EPB 模式掘进时,同步注浆的重要性更加突出和明显。3.2 同步注浆系统
同步注浆系统为自动注浆系统,使用的两个注浆泵为全液压双缸双出口活塞注浆泵,该泵由电动
收稿日期:2002-08-14 作者简介:
邹
,男,工程师。
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26·第40卷第1期2003年2月 现代隧道技术Modern Tunnelling Technology
Vol .40 No .1
Feb .2003
DOI :10.13807/j .cn ki .mtt .2003.01.006
图1 土压平衡模式工作原理示意Fig .1 Principle of EPB shield
液压泵站提供动力。浆液在搅拌站配置好以后,由砂浆运输车(带搅拌叶片)运至注浆站,通过软管抽
送至砂浆存储罐内(即搅拌罐),连接好注浆管路,并在设定压力、流量后进行注浆。同步注浆主要设备场地布置参见图2。3.3 同步注浆主要技术参数
3.3.1 注浆压力
根据注浆的目的和要求(充分充填盾构施工产生的地层空隙,避免由此引起的地表沉陷影响地表建筑物与地下管线的安全;避免过大的注浆压力引起地表有害隆起或破坏管片衬砌,防止注浆损坏盾尾密封),注浆压力最佳值应在综合考虑地基条件、管片强度、设备性能、浆液特性和土舱压力的基础上
来确定。
3.3.2 注浆量
注浆量的确定是以盾尾建筑空隙量为基础并结合地层、线路及掘进方式等考虑适当的饱满系数,以保证达到充填密实的目的。根据施工实际,这里的饱满系数包括由注浆压力产生的压密系数、取决于地质情况的土质系数、施工消耗系数、由掘进方式产生的超挖系数等。一般主要考虑土质系数和超挖系数。
土质系数取决于地层特征,一般取值为1.1～1.5。在完整性好、自稳能力强的硬质地层中,浆液不易渗透到衬砌周围的土体中去,可取较小土质系数甚至不用考虑。但在裂隙发育的岩质地层或以砂、砾石为主的大渗透系数地层,
浆液极易渗透到周围
图2 同步注浆主要设备场地布置示意
Fig .2 Arrangement of main equipment for simultaneous grouting
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的土体中,因此对这样的地层应考虑较大的土质系数,可取1.3～1.5。在以粘土、粉砂为主的小渗透系数地层中,浆液在注入压力的作用下也会对土体产生劈裂渗透,故也应考虑1.1～1.3的土质系数。
超挖系数是正常情况下盾尾建筑空隙的修正系数,一般只在曲线段施工中产生(直线段盾构机机体与隧道设计轴线有较大夹角时也会产生,其值一般较小可不予考虑),其具体数值可通过计算得出。
以上饱满系数在考虑时需累计。
同步注浆量经验计算公式:
Q=V·λ
V———充填体积(盾构施工引起的空隙,m3);
λ———注浆率(一般取130%～180%)。
V=π(D2-d2)L/4
D———盾构切削外径(m);
d———预制管片外径(m);
L———回填注浆段长,即预制管片衬砌每环长度。
3.3.3 注浆速度
注浆速度由注浆泵的性能、单环注浆量确定,应与掘进速度相适应。
3.4 注浆材料及配比
同步注浆材料为水泥砂浆,由水泥、砂、粉煤灰和水组成,外加剂为膨润土等。
从施工中的浆液配比使用情况分析,初步得出如下几点结论:
①对于较坚硬、有其一定的自稳能力的岩层,要均匀地充填地层,就必须增加浆液的流动性,因此浆液配比要在保证砂浆稠度、倾析率、固结率、强度等指标的基础上延长其凝胶时间,控制在12～30h,以获得更为均匀的填充效果。
②对于较软弱、其自稳能力较差的岩层,注浆后希望能尽快获得浆液固结体强度,因此浆液配比要保证砂浆的固结率和强度,并将凝胶时间适当缩短为5～7h,以便在较短的时间内加固地层,增强地层的稳定性。
③在富含水地层中,要求浆液的保水性要好,不离析,凝胶时间为5～6h。另外,若在同步注浆后还漏水,则应进行补注水泥-水玻璃双液浆,以达到固结堵水的目的。
④在盾构始发和到达段,总体上要求缩短浆液凝胶时间,以便在填充地层的同时能尽早获得浆液固结体强度,保证开挖面安全并防止从洞口处漏浆。由于各始发和到达段的地质条件不同,在此只能定性地下此结论。
由此可见,同步注浆材料受地质条件、地下水状况、施工技术等多方面因素的影响,所以,要充分考虑这些因素,在满足设计要求的前提下,有针对性地进行配比设计,并根据现场实际情况进行调整,这样所配制的浆液,不但各项指标能满足施工要求,而且有良好的经济性,有利于降低施工成本。
3.5 同步注浆施工工艺
注浆工艺是实现注浆目的、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,因此必须严格控制,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充填,并防止衬砌承受不均匀偏压,同时对盾尾预置的4个注浆孔进行压注,在每个注浆孔出口设置分压器,以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制,从而获得对管片背后的对称均匀压注。同步注浆施工工艺流程见图3。
3.5.1 质量保证措施
(1)注浆前进行详细的浆液配比试验,选定合适的注浆材料及浆液配比,保证所选浆液配比、强度、耐久性等物理力学指标符合设计施工要求。
(2)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并进行检查、记录和分析,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。
(3)根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果,及时进行信息反馈,修正注浆参数及设计和施工方法,发现情况及时解决。
(4)做好注浆孔的的密封,保证其不渗漏水。
(5)做好注浆设备的维修保养及注浆材料供应,保证注浆作业顺利连续不间断地进行。
3.5.2 注浆结束标准
同步注浆结束标准为注浆压力达到设计压力,注浆量达到设计注浆量的80%以上。对注浆不足或注浆效果不好的地方进行补强注浆,以增加注浆层的密实性,提高防水效果。
3.5.3 结 论
(1)在自稳能力较强的中风化、微风化岩地层中,选用敞开模式或半敞开模式开挖,同步注浆压力约为0.1MPa。
(2)在自稳能力较差的强风化、全风化岩地层和粘土层中,选用土压平衡模式开挖,同步注浆压力为0.15～0.2MPa,必要时进行二次补强注浆以及采
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现代隧道技术
图3 同步注浆施工工艺流程
Fig.3 Chart of simultaneous grouting technology
取地层加固辅助施工措施。
(3)在有较大涌水的地层中选用土压平衡模式开挖,同步注浆压力可适当增大,至少大于地下水压力。另外,对同步注浆效果不好的地段进行二次补强注浆,以获得有效的充填效果。
(4)针对不同的地层选择合适的浆液配比,进行同步注浆。在自稳能力较强的地层、且在基本无涌水的情况下,选用凝胶时间较长(≥12h)的浆液配比,可增加浆液的流动性,以利于获得均匀的充填效果;在自稳能力较差的地层中,应选用凝胶时间较短(一般为5～7h)的浆液配比,以利尽快获得注浆体的固结强度,防止盾尾空隙内的岩壁塌陷造成地层损失,确保管片的早期稳定性;在地层有较大涌水的情况下,应选用保水性强、凝胶时间较短的浆液配比,如采用水泥-水玻璃双液浆进行补强注浆,以达到固结堵水的目的。
(5)在自稳性差的软弱粘土地层中,盾构向前推进,土体出露后很快就可能坍塌,待进行注浆时盾尾空隙可能已经很小。因此,同步注浆时,可适当增大注浆压力,以获得更好的充填效果。
(6)在富含水地层中注浆,要求能迅速阻水、快速充填,即要求浆液凝固时间短、粘性大、保水性强、不离析。若掘进时确定了土压或气压,则应尽量确保盾尾密封完好,以防土舱中的水由盾尾被压入管片背后。当管片背后已被水充填时,则需提高注浆压力,以便地下水随着浆液的推进被挤入土体中。3.6 同步注浆效果评价
3.6.1 同步注浆充填率对地表沉降的影响
对于中风化岩地层,采用敞开模式开挖。然而由于注浆量不足,注浆填充率小于1,累计沉降达9. 4mm。注浆填充率为1.2左右的地段,地表沉降相对较小,一般沉降量小于5mm。在全风化岩或强风化岩地层中,开挖模式由敞开模式改变为土压平衡模式。但由于在开挖模式转变过程中,没有建立合理的土压力,注浆填充率仍采用1.2左右,相对于该地层填充率偏小,所以出现较大地表沉降,最大沉降值达到39.2mm。在中风化岩和微风化岩地层中,局部为硬塑残积地层,因该段穿过火车站场,为确保铁路安全,仍采用土压平衡模式开挖,注浆填充率大于1.3,这些措施有效地控制了地表沉降,其地表沉降小于5mm(图4)。
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盾构隧道同步注浆技术
图4 纵向地表沉降与注浆填充率关系
Fig .4 Relationship between longitudinal settlement and grout -filling ratio
3.6.2 采用超声波检测同步注浆效果
超声波检测是通过注浆前后超声波波速提高幅度的方法来分析注浆质量和效果的,测试仪器采用SYC -2型声波岩石参数测定仪和FSS 型换能器。 在检测注浆效果时,通过岩体声速变化规律和测孔注浆压力、注入量等情况进行分析,得出以下结论:
(1)若注浆后信号较弱,声速较低,说明岩层裂隙较多,注浆不足,岩层裂隙没有得到很好地充填;若注浆后波形信号明显,声速值较高,则说明随着注入浆液的充填、固结,形成了比较致密完整的岩体。
(2)在围岩松动圈范围内声速变化较大,而在松动圈范围外声速值、波幅值变化不大。这是因为:松动区域围岩较破碎,注浆时进浆量较多,注浆压力由小到大变化,故此区域声速提高幅度也大,这样可测出浆液的有效扩散距离。
超声波速度是岩体超声波测定的主要参数之一,也是衡量岩体结构的主要指标。用超声波检测注浆质量及效果,主要是将其声速测定的结果进行分析和研究。注浆后声速幅度值越大,说明裂隙被充填越密实,注浆质量和效果越好,从而达到了充填间隙和固结堵水的目的。
4 结束语
盾构施工法的采用对我国隧道及地下工程而言,是一个革命性的转变,同步注浆技术是盾构施工法的重要组成部分,同步注浆的好坏直接关系到盾构隧道的稳定性和地表环境的安全性,同时对其施工进度也有一定的影响。相信不久的将来,随着盾构工程的日渐增多,同步注浆技术也必将日臻完善。
参考文献
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[5]草野一人(日).地基加固和防水药液注浆设计施工手册[S ].北京:中国铁道出版社,1989-10
Simultaneous grouting technique for shield -driven tunnels
Zou Chong
(Scientific Institute of China Railway Tunneling Group ,Luoyang 471000)
A bstract As more and more shield -driven tunnels have been built in recent years ,its construction technique is be -coming mature and perfect gradually .Based on the construction practice ,the discussion on simultaneous grouting tech -nique for shield -driven tunnel is made in this paper .Key Words Metro tunnel ;E P
B shield ;Simultaneous grouting ·
30·现代隧道技术
盾构同步注浆 当盾片脱离盾尾后,在土体与管片之间会形成一道宽度为3.5mm左右的环行空隙。同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层，防止地面变形过大而危及周围环境安全，同时作为管片外防水和结构加强层。 1.1.1.1注浆材料 采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。 （1）浆液配比及主要物理力学指标 根据盾构施工经验，同步注浆拟采用表8-5所示的配比。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。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3～10h，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。 ②固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。 ③浆液结石率:>95%，即固结收缩率<5%。 ④浆液稠度:8～12cm。 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%。 同步注浆主要技术参数 1.1.1.2注浆压力 注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。 最初的注浆压力是根据理论的静止水土压力确定的，在实际掘进中将不断优
化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取1.1～1.2倍的静止水土压力，最大不超过3.0bar。 由于从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5～1.0bar。 1.1.1.3注浆量 根据刀盘开挖直径和管片外径，可以按下式计算出一环管片的注浆量。 V=π/4×K×L×（D12-D22）式中: V ——一环注浆量（m3） L ——环宽（m） D1——开挖直径（m） D2——管片外径（m） K——扩大系数取1.5～2 代入相关数据，可得: V=π/4×(1.5)×1.2×（40.2-38.4）=2.5～3.4 m3/环 上面经验公式计算中，注浆量取环形间隙理论体积的1.5～2倍，每环（1.2m）注浆量Q=2.5～3.4m3。 1.1.1.4注浆时间和速度 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。 注浆量和注浆压力均达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。 同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。 1.1.1.5注浆结束标准及效果检查 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，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。 注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力-注浆量-时间曲线，结合管片、地表及周围建筑物量测结果进行综合评价。对拱顶部分采用超声波探测法通过频谱分
1.1. 盾构同步注浆 当盾片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成一道宽度为140mm 左右的环行空隙。同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层，防止地面变形过大而危及周围环境安全，同时作为管片外防水和结构加强层。 1.1.1. 注浆材料 采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用普通硅酸盐水泥，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下水对管片混凝土的腐蚀。 根据盾构施工经验，同步注浆拟采用下表所示的配比。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定。 同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标，见表7-6 : 表7-6同步注浆材料配比和性能指标表 ⑴胶凝时间：一般为3?10h，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； ⑵固结体强度：一天不小于0.2MPa, 28天不小于2.5MPa ⑶浆液结石率：＞95%,即固结收缩率＜5% ⑷浆液稠度：8?12cm ⑸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% 1.1. 2. 同步注浆主要技术参数 1.1. 2.1.注浆压力 注浆压力略大于该地层位置的静止水土压力，同时避免浆液进入盾构机的土仓中。 最初的注浆压力是根据理论的静止水土压力确定的，在实际掘进
中将不断优化。如果注浆压力过大，会导致地面隆起和管片变形，还易漏浆。如果注浆压力过小，则浆液填充速度赶不上空隙形成速度，又会引起地面沉陷。一般而言，注浆压力取 1.1?1.2倍的静止水土 压力，最大不超过3.0?4.0bar。 由于从盾尾圆周上的四个点同时注浆，考虑到水土压力的差别和防止管片大幅度下沉和浮起的需要，各点的注浆压力将不同，并保持合适的压差，以达到最佳效果。在最初的压力设定时，下部每孔的压力比上部每孔的压力略大0.5?I.Obar。 1.12 2.注浆量 盾构掘进注浆采用盾尾同步注浆，随着盾构推进，脱出盾尾的管片与土体间出现“建筑空隙”，该空隙用浆液通过设在盾尾的压浆管予以充填。由于压入衬砌背面的浆液会发生失水收缩固结、部分浆液会劈裂到周围地层中，还有曲线推进、纠偏或盾构机抬头等原因，使得实际注浆量要超过理论建筑空隙体积。 每推进一环的建筑空隙为：n (6.482 — 6.22 ) X 1/4 X 1.2=3.35m3 开挖直径：①6.48m;管片外径：①6.2m 考虑到地层扩散系数，每环的压浆量一般为建筑空隙的150%-200%即每推进一环同步注浆量为 5.019 m3?6.692 m3，按地层的 不同注浆量也要因地制宜，应以注浆压力与数量进行双控来评价注浆最终量。 1.1. 2. 3. 注浆时间和速度 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。 注浆量和注浆压力均达到设定值后才停止注浆，否则仍需补浆。 同步注浆速度与掘进速度匹配，按盾构完成一环掘进的时间内即完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。 1.1. 2.4. 注浆结束标准及浆效果检查 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，注浆量达到设计值的85%以上时，即可认为达到了质量要求。 注浆效果检查主要采用分析法，即根据压力-注浆量-时间曲线，结合
盾构注浆施工工艺工法 1 前言 1.1 工艺工法概况 盾构注浆通过盾体及管片上的预留注浆孔向有盾体和管片背后注入水泥浆液、化学浆液、混合浆液等，以达到填充空隙、控制地层沉降、堵水或加固地层作用的施工技术，主要包含同步注浆和二次注浆。盾构注浆施工技术是盾构工法中必不可少的关键性辅助工法，是控制地表沉降、确保管线及建构筑物安全的关键，亦是确保隧道防水质量及成型隧道线型质量的关键。 1.2 工艺原理 盾构注浆施工主要包括同步注浆和二次注浆。 1.2.1 同步注浆工艺原理 在盾构掘进的同时利用注浆泵，在管片背部和刀盘开挖轮廓面之间形成空隙的同时，用具有长期稳定性及一定流动性、微收缩性，并能保证适当初凝时间的浆液，在盾尾空隙形成的短时间内将其充填密实，从而使围岩土体获得及时支撑，可有效的防治土体坍塌，控制地表沉降，原理如图1所示。
图1 同步注浆原理图 1.2.2 二次注浆工艺原理 以水泥浆液（或水泥浆、水玻璃混合浆液）为介质，通过在管片吊装孔安装注浆管，注浆填充管片背后的孔隙，达到控制地表下沉、阻断隧道漏水通道的目的。 2 工艺工法特点 2.1 通过注浆压力、注浆量、注浆速度的控制可有效的降低对于地层的扰动，并可以促进管片及隧道的早期稳定，避免了地表沉降破坏、隧道线型超限等。 2.2 从材料选择到浆液配比优选、拌浆、运输、注浆全过程，工艺简单、可操作性强，可形成标准化作业，安全、质量受控。 3 适用范围 本工法适用于土压平衡盾构掘进过程中盾尾同步注浆、盾构隧道的二次注浆施工。 4 主要引用标准 4.1《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446）； 4.2《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）； 4.3《地下防水工程质量验收规范》（GB50208）； 4.4《通用硅酸盐水泥检测标准》（GB175）； 4.5《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1956）；
3-2-31盾构注浆施工技术 1. 刖言 1.1盾构注浆施工原理 盾构注浆分同步注浆和二次注浆两种。盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后二次注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。 盾构推进过程中，盾尾脱离管片后管片外出现超挖空隙，若不即时回填，扰动地层产生变形、沉降。进而影响其稳定性和地面建筑物，甚至灾难性的破坏。所以盾尾同步注浆显得格外重要。 盾尾注浆（同步注浆）就是在盾构机掘土推进的同时，向盾尾超挖间隙以一定压力注入适量的浆液以填充空隙，最大限度的避免对围岩土的扰动，控制沉降和变形。同步注浆使管片和周围土体形成一个整体，有效的控制了隧道在地层中的稳定性，特别是在小半径曲线时还可以防止隧道外移和变形。二次注浆主要是对同步注浆进行辅助和补充。1.2盾构注浆施工特点 盾构注浆施工因土质条件、推进速度等确定其浆液材料、注入时期和注入量、注入压力等，需要严格控制各参数以达到预期效果。同步注浆强调的是同步和足量性，二次注浆则根据需要进行施工，是对同步注浆效果不好或者没有填充到位的部分进行注浆，主要使用水泥灰浆进行注入。 由于采用泵压注浆，对浆液的流动性要求较高，所以在浆液的配合比选择上须在考虑土质条件、浆液填充效果的同时考虑浆液粘稠度，以达到浆液能迅速、完好的充填盾尾空隙中去的目的。 1.3适用范围 适用于盾构同步注浆、二次注浆施工。 2. 同步注浆施工工艺 2.1工艺流程图 同步注浆施工工艺流程见图2-1 图2-1 同步注浆工艺流程图 2.2浆液选择 2.2.1浆液分类及主要特点
盾构推进施工中的注浆应选择具有和易性好、泌水性小，且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。 浆液根据实际情况的需要有惰性浆液、可硬性浆液及其他形式的浆液。惰性浆液多为非活性材料配合而成，注入后一定时间内不会凝结产生较大强度，其性质一般与隧道周围土体相似为好；可硬性浆液区别与惰性浆液在与添加了一些活性材料，在注入后产生物理、化学反应凝结后有一定强度。另外，根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。 1、惰性浆液 主要由粉煤灰、膨润土、砂、水组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。由于惰性浆对沉降控制等效果不佳，故现采用较少。 2、可硬性浆液 主要由粉煤灰、少量水泥、砂、水（根据实际情况加入减水剂、缓凝剂等添加剂）组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。可硬性浆液对沉降控制良好，在软土地层中得到大量应用。 3、其他浆液 根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。 2.2.2浆液类型选择 浆液的选择受土质条件、盾构工法、施工条件、造价等因素等影响，选择浆液的原则是在掌握浆液特性的基础上按实际情况选择最适合条件的浆液。 2.2.3常见的浆液配合比 常见的浆液配合比见表2-1 2.2.4浆液配合比优选试验 浆液实验主要有重度、标准块（70 mM 70mm强度实验、稠度实验等。通过实验调整浆液配合 比。 2.3 浆液拌制、运输、转驳 2.3.1 拌浆场地布置浆液拌制系统布置在端头井顶板上，拌浆场地的布置应该以方便施工为宜，拌浆搅拌机应设置在不影响其他施工作业的同时尽量在水平转浆车能到达位置的上方，以便放浆；同时应尽量靠近材料堆放场。 2.3.2 浆液运输、转驳拌浆系统由拌浆机及操作平台组成。浆液拌好后用输送管道输送到自制的储料罐内，通过管片平板车将储料罐运至作业面，随后将浆液泵入盾构机拖车上的储料罐中并立即进行搅拌。储料罐带有卧式搅拌轴，以防止运输时间过长浆液长时间静止而发生初凝；若浆液发生沉淀、离析，则进行二次搅拌；浆液储存设备要经常清洗。
同步注浆技术 一、注浆目的及方式 1.盾构机的刀盘直径为6180mm，因此，当盾构机盾尾脱出管片后，在全体与管片之间将形成一道宽度为9mm的空隙。为及时的充填管片与地层间的环形间隙，控制地层变形，稳定管片结构，控制盾构掘进方向，并有利于加强管片隧道结构的防水能力，管片背后环向间隙采用同步注浆。 2.采用盾尾同步注浆方式。在盾尾内侧沿周围布置了4条内置式注浆管。每条管上设有压力表和手动阀门。盾尾通过软管与四台砂浆泵分别相连。砂浆泵可以手动控制，砂浆泵上方设置了一个带搅拌器的砂浆罐（容积为83）。 二、注浆材料及配比设计 （1）注浆材料 采用水泥砂浆作为同步注浆材料，该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。 （2）浆液配比及主要物理力学指标 根据地铁施工经验，同步注浆拟采用表2-1所示的配合比。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，通过现场试验优化确定最合理的配合比。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3～10h，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。 ②固结体强度：一天不小于0.2MPa，28天不小于2.0MPa。
③浆液结石率：＞95%，即固结收缩率＜5%。 ④浆液稠度：8～12cm 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%。 2-1 同步注浆材料初步配比表 三、同步注浆主要技术参数 （1）注浆压力 为保证达到对环向空隙的有效充填，同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏，根据计算和经验，注浆压力取值为：0.2～0.5MPa。 （2）注浆量 根据经验公式计算和类似施工的经验，注浆量取环形间隙理论体积的1.3～1.8倍，则每环（1.5m）注浆量Q=3.1～4.3m3。 （3）注浆速度 同步注浆速度应与掘进速度相匹配，按盾构完成一环1.5m掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。 （4）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，注浆量达到设计值的90%以上时，即可认为达到了质量要求。 四、同步注浆方法、工艺与设备 （1）同步注浆方法与工艺 同步注浆与盾构掘进同时进行，通过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管，在
盾构法隧道施工同步注浆技术 1 盾构法隧道施工 1.1盾构法隧道施工历史回顾 盾构法是在软土地基中修建隧道的一种先进的施工方法，用此法修建隧道在欧洲、美国己有160年的历史。盾构机最早是由法国工程师M.I.Brunel 于1825年从观察蛀虫在木头中钻洞，并从体内排出粘液加固洞穴的现象，从仿生学角度研制发明的。并于1843年由改进的盾构在英国伦敦泰晤士河下修建了世界上第一条矩形盾构(宽11.4m，高6.8m )隧道，全长458m。其后，P. W.Bahow于1865年用直径2.2m圆形盾构又在泰晤士河下修建一条圆形截面隧道。1874年，J.H.Greathead第一次采用气压盾构，并第一次开始在衬砌背后进行压浆，修建了伦敦城南线地铁。1880～1890年间，用盾构法在美国和加拿大的圣克莱( St.Clair)河下建成一条直径6.4m，长1870m的Sarnia 水底隧道。仅在纽约，从1900年后，使用气压盾构法先后成功地修建了25条重要的水底隧道。 盾构隧道在用于修建地下铁道，污水管道时，得到了广泛的应用。前苏联自1932年开始用直径6.0m及直径9.5m的盾构前后在莫斯科、列宁格勒等地修建地下铁道的区间隧道及车站。在德国慕尼黑和法国的巴黎的地下铁道修建中，均使用了盾构掘进法。日本于1922年开始用盾构法修建国铁羽线折渡隧道。从六十年代起，盾构法在日本得到了飞速发展，土压平衡盾构就是七十年代发明的。 我国第一个五年计划期间，在东北阜新煤矿，用直径2.6m的盾构进行了疏水巷道的施工。1957年起在北京市区的下水道工程中采用过直径2.0m 及直径2.6m的盾构。上海从1960年起开始了用盾构法修建黄浦江水底隧道及地下铁道的实验研究，从1963年开始在第四纪软弱饱和地层中先后用直径4.2m、5.6m、10.0m、3.6m、3.0m、4.0m、6.2m等十一台盾构机进行了实验隧道，地铁区间隧道扩大实验工程、地下人防通道、引水及排水隧道工程等的施工。近年来又用国际上先进的土压平衡盾构(EPB)修建了地铁一、二
3-2-31盾构注浆施工技术 1．前言 1.1 盾构注浆施工原理 盾构注浆分同步注浆和二次注浆两种。盾构推进中的同步注浆和衬砌壁后二次注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期沉降的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。 盾构推进过程中，盾尾脱离管片后管片外出现超挖空隙，若不即时回填，扰动地层产生变形、沉降。进而影响其稳定性和地面建筑物，甚至灾难性的破坏。所以盾尾同步注浆显得格外重要。 盾尾注浆（同步注浆）就是在盾构机掘土推进的同时，向盾尾超挖间隙以一定压力注入适量的浆液以填充空隙，最大限度的避免对围岩土的扰动，控制沉降和变形。同步注浆使管片和周围土体形成一个整体，有效的控制了隧道在地层中的稳定性，特别是在小半径曲线时还可以防止隧道外移和变形。二次注浆主要是对同步注浆进行辅助和补充。 1.2盾构注浆施工特点 盾构注浆施工因土质条件、推进速度等确定其浆液材料、注入时期和注入量、注入压力等，需要严格控制各参数以达到预期效果。同步注浆强调的是同步和足量性，二次注浆则根据需要进行施工，是对同步注浆效果不好或者没有填充到位的部分进行注浆，主要使用水泥灰浆进行注入。 由于采用泵压注浆，对浆液的流动性要求较高，所以在浆液的配合比选择上须在考虑土质条件、浆液填充效果的同时考虑浆液粘稠度，以达到浆液能迅速、完好的充填盾尾空隙中去的目的。 1.3适用范围 适用于盾构同步注浆、二次注浆施工。 2．同步注浆施工工艺 2.1工艺流程图 同步注浆施工工艺流程见图2-1 图2-1 同步注浆工艺流程图
2.2浆液选择 2.2.1浆液分类及主要特点 盾构推进施工中的注浆应选择具有和易性好、泌水性小，且具有一定强度的浆液进行及时、均匀、足量压注，确保其建筑空隙得以及时和足量的充填。 浆液根据实际情况的需要有惰性浆液、可硬性浆液及其他形式的浆液。惰性浆液多为非活性材料配合而成，注入后一定时间内不会凝结产生较大强度，其性质一般与隧道周围土体相似为好；可硬性浆液区别与惰性浆液在与添加了一些活性材料，在注入后产生物理、化学反应凝结后有一定强度。另外，根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。 1、惰性浆液 主要由粉煤灰、膨润土、砂、水组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。由于惰性浆对沉降控制等效果不佳，故现采用较少。 2、可硬性浆液 主要由粉煤灰、少量水泥、砂、水（根据实际情况加入减水剂、缓凝剂等添加剂）组成，主要用于粉质黏土、细粉质砂土等含水量较高的软土层注浆。可硬性浆液对沉降控制良好，在软土地层中得到大量应用。 3、其他浆液 根据特殊用途有瞬凝砂浆、加气砂浆等。 2.2.2浆液类型选择 浆液的选择受土质条件、盾构工法、施工条件、造价等因素等影响，选择浆液的原则是在掌握浆液特性的基础上按实际情况选择最适合条件的浆液。 2.2.3常见的浆液配合比 常见的浆液配合比见表2-1 2.2.4浆液配合比优选试验 浆液实验主要有重度、标准块（70 mm×70mm）强度实验、稠度实验等。通过实验调整浆液配合比。
盾构机同步注浆及二次注浆施工技术总结 一、同步注浆的作用 二、二次注浆的作用 三、同步注浆操作工艺 四、二次注浆操作工艺 五、注浆效果总体评价
一、同步注浆的作用 由于盾构机刀盘直径为6420㎜，而管片外径6200㎜，所以当管片拼装完成并脱出盾尾后，管片与土体之间形成一个环形间隙，此间隙若不及时填充，可能造成地层变形，致使地表下沉或建筑物下沉。因此，同步注浆填补了这一空白，及时有效的浆液注入施工间隙，抑制了地层变形；也使管片得到部分稳定，防止管片偏移；浆液凝结后具备一定的强度，提高了隧道的抗渗能力；当地下水丰富时，还能预防盾尾水源流入掌子面而造成的喷涌。可以说同步注浆起到了多方面的作用。 二、二次注浆的作用 二次注浆作为盾构施工的一种辅助工法，主要是起到补充的作用。由于同步注浆液凝固后有所收缩，或者是同步注浆没有填充密实，需要二次注浆时补足浆液，同时二次注浆采用双液浆，将衬背的流水通道阻住，防止地下水系统涌入掌子面。但是注浆压力一定不能超过 0.4Mpa，防止击伤管片。 三、同步注浆操作工艺 盾尾同步注浆是利用盾构设备中的同步注浆系统，对随着盾构向前推进、管片衬砌逐渐脱出盾尾所产生的建筑间隙进行及时充填的过程。 1、注浆材料的要求： 同步注浆是保证管片拼装质量的关键所在，其目的在于控制隧道变形，防止管片上浮，提高结构的抗渗能力。良好的浆液性能体现在
一下几个方面：①浆液充填性好；②浆液和易性好；③浆液初凝时间适当，早期强度高，浆液硬化后体积收缩率小；④浆液稠度合适，以不被地下水过度稀释为宜。根据以上几点结合我合同段的地层土质状况，同步注浆采用水泥砂浆。 用于8小时凝固的砂浆配合比如下： 2、注浆压力： 为了使浆液很好的充填于管片的外侧间隙，必须以一定的压力压送浆液。注入压力大小通常选择为地层阻力强度（压力）加上0.1～0.2MPa的和。地层阻力强度是由土层条件及掘削条件决定的，通常在0.1～0.2MPa以下。根据本合同段的地层土质条件，注浆压力初步设定为0.19MPa，现场使用2.5Ba r～3Bar的压力注浆比较合适。 3、注浆量： 同步注浆量的计算：从理论上计算，同步注浆即填充施工间隙。 Q=V a Q-----注浆量 V-----理论填充空隙 a------注入率 地铁规范规定，同步注浆的注入率宜为130%～180%，从施工经验来看，软土地层控制在135%～154%即3.5m3～4m3为宜；硬岩地层
盾构法施工同步注浆技术探讨 摘要：随着城市地下管廊、地下隧道的兴建，盾构施工技术日趋成熟和完善， 本文结合工程实际，对盾构施工中的同步注浆技术进行分析和探讨，期望对今后 的盾构施工有所帮助和技术发展有所推进。 关键词：盾构；同步注浆；土压平衡；注浆压力 1引言 盾构法隧道具有施工进度快，安全性高，地质适应性强等特点。在适应地质 的各种环境下，盾构机的种类也非常繁多，敞开式，半敞开式，土压平衡式，泥 水平衡式等各种盾构机类型，又有各种刀盘选型。但不管盾构机的种类多少，地 质种类有哪些，所有的盾构施工都是在盾构机在掘进时通过把提前预制好的钢筋 砼管片拼装起来形成隧道。盾构机掘进时刀盘对土体的切削形成一个孔洞，而管 片在尾盾里拼装起来后，管片的外径比刀盘的外径要小，而这个衬砌的建筑空隙，为防止土层的坍塌势必要填充起来，这就是同步注浆。 图1 同步注浆结构示意图 2同步注浆步骤分析 同步注浆，顾名思义就是掘进的同时进行管片壁后注浆，即时的填充管片环 周空隙保证成型隧道特别是覆土地面的安全稳定性。以海瑞克土压平衡式盾构机 为例说明同步注浆方法，此盾构机同步注浆系统由四个液压柱塞泵把台车同步注 浆浆液罐里的砂浆通过尾盾平均分布的四个管路注入到因推进而形成的盾构环型 间隙里。每一个注浆管路各一个压力传感器来监测本管路的注浆压力。 3同步注浆技术参数分析 3.1注浆方量的确定 注浆方量必须根据计算的建筑空隙和地质土层的扩散系数而定了，即： Q=Vλ λ-注浆率/地层注浆扩散系数（根据地质不同一般范围为1.3-2） 理论的环型间隙所占方量根据刀盘外径和管片外径、长度即可算出，公式：V=π（D2-d2）L/4 V-盾构理论空隙（m3） D-刀盘切削外径m d-管片外径m L-管片长度m 在完整性好、自稳定强的硬质地层中，浆液不易渗透到周围的土层里去，可 以取较小的扩散系数甚至不用考虑，但在裂隙发育的岩层或者是以砂、砾为主的 大渗透地层浆液极易渗透到周围的土层中，这样的地层应考虑较大的渗透系数， 可取1.4-1.8。如果这样的地层地下水丰富的话土层的扩散系数还要加大。在以黏土、粉质黏土为主的小渗透系数地层，浆液在有压力的情况下也会对土体产生劈 裂渗透，故应考虑扩散系数为1.2-1.5。超挖系数是正常情况下盾尾建筑空隙的修正，一般只在曲线掘进施工中产生（直线段盾构机盾头与隧道轴线有较大夹角时 也会产生，一般较小不予考虑），其数值可以通过计算得出。 上述的同步注浆量的确定计算公式虽然结合了地质的扩散系数，但还是不能 完全反映实际施工过程中的确定方法。盾构掘进是一个复杂的过程，趋向于设计 轴线前进的同时拼装管片完成隧道衬砌，这个过程中同步注浆液会不会不冲击到
盾构施工与超前注浆加固技术 填空题 泥水平衡盾构掘进时通过控制单元调节工作舱内的压缩气垫以稳定舱内泥水液位达到平衡开挖舱面水土压力的目的。 盾构施工掘进应根据理论计算结合实际施工效果及监测数据调整施工参数，实施动态参数控制管理。 泥水平衡盾构施工产生地面沉降主要源于正面泥水压力的设定高低、盾尾同步注浆的及时和充分与否及盾体的锥度等原因，地面沉降变化可以直接反映盾构施工参数设定的正确与否。浅埋暗挖隧道施工目前常见的注浆工艺有超前小导管注浆、双重管注浆、水平旋喷注浆和水平袖阀管注浆四种注浆工艺。 判断题 双重管注浆技术采用双重管钻机钻孔至预定深度后，从中空的钻杆内进行后退式注浆，注浆材料一般采用水泥砂浆，该工法的缺点是难以实现长距离的深孔注浆。（×） TGRM分段前进式深孔注浆工艺是钻、注交替作业的一种注浆方式，解决了卵砾石堆积地层的注浆加固问题。（√） 盾构掘进控制“四要素”是开挖控制、线形、注浆、一次衬砌，控制开挖面变形的主要措施是出土量。（√） 泥水式盾构排土量控制方法分为重量控制与容积控制两种。我国目前多采用容积控制方法。（×） 选择题 1.当地层条件差、断面特别大时，浅埋暗挖隧道施工不宜采用( )。 A．全断面法 B．柱洞法 C．洞桩法 D．中洞法 答案：A 2.地铁区间隧道的建筑限界应考虑( )。（11年考题） A．结构沉降 B．施工误差 C．测量误差 D．设备和管线安装尺寸、厚度 答案：D 3.盾构法施工主要步骤为（） A 工作井建造 B 掘进出土 C 管片安装 D 地表注浆 E 衬砌背后注浆 答案：A B C E 4.加固地铁盾构进出洞口常用的改良土体方法有( )。 A．小导管注浆 B．搅拌桩
Open Journal of Transportation Technologies 交通技术, 2017, 6(5), 212-217 Published Online September 2017 in Hans. https://www.doczj.com/doc/eb1816620.html,/journal/ojtt https://https://www.doczj.com/doc/eb1816620.html,/10.12677/ojtt.2017.65028 Optimizing Structure for Simultaneous Back Filling Pipelines of Shield Machine Yang Yang, Yunjie Chen, Fazhan Liu, Li Chen, Chen Liu Wuhan Marine Machinery Plant Co., Ltd., Wuhan Hubei Received: Aug. 21st, 2017; accepted: Sep. 4th, 2017; published: Sep. 11th, 2017 Abstract During the tunneling construction, the simultaneous back filling pipelines often being jammed, the shield manufacturers and construction units are trying to finding out a more appropriate struc-ture of simultaneous back filling pipelines to avoid jam. In this article, the author firstly introduc-es some different structures of simultaneous back filling pipelines, compares and analyzes their advantages and disadvantages according to the tunneling construction’s practical conditions, op-timizing a new type structure of simultaneous back filling pipelines. Keywords Tunneling Construction, Simultaneous Back Filling Pipeline, Optimizing Design 盾构机同步注浆管路的结构优化 杨阳，陈云节，刘发展，陈离，刘郴 武汉船用机械有限责任公司，技术中心，湖北武汉 收稿日期：2017年8月21日；录用日期：2017年9月4日；发布日期：2017年9月11日 摘要 由于在盾构施工过程中经常出现同步注浆管路堵塞现象，盾构机制造厂家及盾构施工单位均在通过不断的研究和实践，试图设计出一种更加合理和实用的同步注浆管路结构形式。本文介绍了几种不同结构形式的注浆管，并通过分析比较各自的优缺点，结合盾构施工过程中的实际情况，优化设计出一种新型的注浆管结构形式。
广州轨道交通二、八号线延伸线工程 盾构区间5标盾构工程 盾构同步注浆机及二次 注浆方案 编制单位: 上海吉原公司 编制日期: 二○○七年一月
一.工程概况 【会石区间轨排井～广州新客站】和【江泰路站～跃进村站】两个盾构区间,分别位于番禺区和海珠区.【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】线路从会石区间轨排井开始后向西南延伸,下穿密集鱼塘群、过石壁站,继续向西南穿越浅埋密集鱼塘群,后到达广州新客站,盾构机解体、吊出、转场至江泰路站;【江泰路站～跃进村站盾构区间】线路从江泰路站出发沿江南大道向北至跃进村站. 【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】里程范围为:左线长730.262米+290.093米(含长链0.126米);右线长729.81米+294.42米.【江泰路站～跃进村站盾构区间】里程范围为:右线长721.71米,左线ZCK长722.287米(含长链0.577米).整个标段线路平面最小曲线半径为600米,最大纵坡为25‰. 【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】地处珠江三角洲后缘地带,为珠江水网交错的平原区,根据场地地貌成因及形态特征,区间地貌单元主要表现为珠江三角洲海陆冲积平原地貌;区间沿线为农田、苗圃、鱼塘,塘深2～3米,沿线建筑物少,场地开阔,地下没有管线的铺设,周边正处于规划开发阶段. 【江泰路站～跃进村站盾构区间】沿线地形较平坦,地面高程为13.4米～17.8米,地貌单元属珠江三角洲冲积平原,微地貌单元有河流冲淤积阶地、河床(槽)、微丘台地. 二.衬砌背后注浆的目的 盾构施工中,随着盾构的向前推进,当管片脱离盾尾后,在土体与管片之间会形成一道宽度为115～140米米左右的环行空隙.若不将这一空隙及时充填则管片周围的土体将会松动甚至发生坍塌,从而导致地表沉降等不良后果.为此必须采用注浆手段及时将盾尾建筑空隙加以充填.同时,背衬注浆还可提高隧道的止水性能,使管片所受外力能均匀分布,确保管片衬砌的早期稳定性.
盾构同步注浆试验方案 一、概述 同步注浆是指盾构推进时，在盾尾壳体和衬砌之间形成环形建筑空隙的同时进行迅速注浆。采用同步注浆是使衬砌达到合理的质量、耐久性、安全性和经济性的重要因素之一。 同步注浆浆液在产浆池内拌制，并用流动搅拌机输送到储浆仓，经注浆泵泵送到环形空间内。注浆必须与盾构机的推进严格同步，通过6根内置于盾尾的注浆管注入环形空间。 1.同步注浆的目的 同步注浆是盾构施工中必不可少并且至关重要的一环，其主要目的有以下三个方面： （1）控制隧道周围土体的位移和沉降； （2）控制衬砌的位移，主要是抵抗浮力和盾构机的推力作用； （3）在衬砌周围形成第一道保护层，阻止地下水渗透进入隧道衬砌内。2.浆液的基本性能 （1）强度 浆液在后期必须有一定的强度，以保证在隧道衬砌周围形成永久性的固定保护层，防止衬砌的移动。 针对不同的施工阶段，应设计两种不同配合比的浆液： ①常用的标准浆液，针对正常的盾构施工； ②活性浆液，针对特殊施工阶段，如出洞、进洞、连接通道等。 （2）塑性稠度 浆液从产浆池输送到盾构机并在储浆仓暂时存放过程中，必须保持良好的塑性状态，以便能够顺利的泵送入环形空间内。 （3）耐冲蚀性 浆液在水中和泥水中必须有一定的耐冲蚀性，以保证在隧道衬砌周围形成稳定而连续的保护层。 （4）泌水 泌水是指水分从浆液中流出，导致浆液含水量减小，降低了浆液的流动性和
泵送性。为了防止浆液在泵送过程中堵塞泵送系统，应该尽量控制浆液在存储和输送过程中发生泌水。 （5）离析 离析是指由于浆液中颗粒分布不均匀，密度较大的砂粒沉淀在浆液底部，密度较小的灰浆和水则上浮到浆液表面，导致浆液均匀性变差，失去原有的性能。为了保持浆液原有的流动性和塑性，浆液在存储和输送过程中应该保持其均匀性，减小离析。 （6）内部摩擦特性 浆液应该有好的级配，以提供有效的内部机械咬合力。这样可以形成有效的内部摩擦力，该摩擦力与浆液的流变性一起作用，阻止隧道的上浮。 （7）流变性 浆液必须具有凝胶性质的流变性，使得浆液在流动状态下具有良好的可泵性，而在静止状态下具有保持其形状的性能。这使浆液具有内部抗剪力，与内部摩擦力一起作用，阻止隧道上浮。 （8）初凝 初凝是指浆液从搅拌开始直到开始失去流动性。浆液的初凝时间应该足够长，以应对施工中断等各种非正常情况。 另外，较长的初凝时间有利于浆液的生产、输送、存储和泵送，这对合理注浆是非常必要的。 ⒊浆液组成材料 （1）单液浆 单液浆组成：砂、石灰、粉煤灰、水、膨润土或化学添加剂 如果盾构处于特殊的施工阶段，需要浆液具有一定的抗压强度时，可在标准浆液中加入水泥以及添加剂得到活性浆液。 （2）双液浆 双液浆由A液和B液组成, A液：P·O32.5水泥、膨润土、外加剂、水； B液：硅酸钠(水玻璃)。
盾构法隧道施工同步注浆技术 1盾构法隧道施工 盾构法隧道施工历史回顾 盾构法是在软土地基中修建隧道的一种先进的施工方法，用此法修建隧道在欧洲、美国己有160 年的历史。盾构机最早是由法国工程师于1825 年从观察蛀虫在木头中钻洞，并从体内排出粘液加固洞穴的现象，从仿生学角度研制发明的。并于1843 年由改进的盾构在英国伦敦泰晤士河下修建了世界上第一条矩形盾构（宽 11.4m,高6.8m ）隧道，全长458m。其后，P于1865 年用直径2.2m 圆形盾构又在泰晤士河下修建一条圆形截面隧道。1874年，第一次采用气压盾构，并第一次开始在衬砌背后进行压浆，修建了伦敦城南线地铁。1880?1890年间，用盾构法在美国和加拿大的圣克莱（河下建成一条直径6.4m，长1870m的Sarnia水底隧道。仅在纽约，从1900年后，使用气压盾构法先后成功地修建了25条重要的水底隧道。 盾构隧道在用于修建地下铁道，污水管道时，得到了广泛的应用。前苏联自1932 年开始用直径 6.0m 及直径9.5m 的盾构前后在莫斯科、列宁格勒等地修建地下铁道的区间隧道及车站。在德国慕尼黑和法国的巴黎的地下铁道修建中，均使用了盾构掘进法。日本于1922 年开始用盾构法修建国铁羽线折渡隧道。从六十年代起，盾构法在日本得到了飞速发展，土压平衡盾构就是七十年代发明的。 我国第一个五年计划期间，在东北阜新煤矿，用直径 2.6m 的盾构进行了疏水巷道的施工。1957 年起在北京市区的下水道工程中采用过直径2.0m 及直径2.6m 的盾构。上海从1 960年起开始了用盾构法修建黄浦江水底隧道及地下铁道的实验研究，从1963 年开始在第四纪软弱饱和地层中先后用直径4.2m、5.6m 等十一台盾构机进行了实验隧道，地铁区间隧道扩大 实验工程、地下人防通道、引水及排水隧道工程等的施工。近年来又用国际上先进的土压平衡盾构（EPB修建了地铁一、二号线，标志着中国的盾构隧道施工水平跨入了世界先进水平。 盾构法施工经过一百余年的发展日趋成熟，能适用于各种水文地质条件下的施工（松软的、坚硬的、含水与不含地下水层），目前对盾构施工的研究研究分成两类，第一类是着眼于盾构机的改性研究，如:采用同步注浆法代替管片压浆法，采用土压或泥水压力来平衡开挖面的稳定性、盾构切割面形状的研究等等。第二类是研究
北京地铁盾构新型同步注浆及其材料的研究 [摘要]北京地铁五号线盾构试验段工程采用了城建集团自行研制的惰性浆液（已申请专利），其注浆效果非常理想，在施工中有效的控制了地表沉降。 [关键词]盾构北京地铁五号线同步注浆惰性浆液 一、概况 北京地铁五号线试验段工程，采用了土压平衡式盾构机进行施工。盾构机配备了盾尾同步单液注浆系统，可在盾构掘进的同时进行壁后注浆。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。在施工中我们使用的浆液是自行研制的惰性浆液，此浆液通过施工中达到了很好的效果，有效地控制了地表沉降。 二、盾构法施工壁后注浆技术 2.1同步注浆原理 北京地铁五号线盾构试验段工程的施工采取了同步注浆方式。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。 2.2注浆材料和配比的选择 2.2.1注浆材料应具备的基本性能 根据北京地区的地质条件、工程特点以及现有盾构机的型式，浆液应具备以下性能： 1）具有良好的长期稳定性及流动性，并能保证适当的初凝时间，以适应盾构施工以及远距离输送的要求。 2）具有良好的充填性能。
3）在满足注浆施工的前提下，尽可能早地获得高于地层的早期强度。 4）浆液在地下水环境中，不易产生稀释现象。 5）浆液固结后体积收缩小，泌水率小。 6）原料来源丰富、经济，施工管理方便，并能满足施工自动化技术要求。 7）浆液无公害，价格便宜。 2.2.2. 注浆材料 为了保证壁后注浆的填充效果，施工中结合现场条件和盾构机自身注浆系统的配置，选取了两种单液浆组成以便进行对比优选： 1）以水泥、粉煤灰为主剂的常规单液浆a 成分：水泥、粉煤灰、细砂、膨润土（钠土）和水； 2）以生石灰、粉煤灰为主剂的惰性浆液b 成分：生石灰、粉煤灰、细砂、膨润土（钠土）和水。 浆液组成a以水泥作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料，浆液组成b以粉煤灰作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料。其中浆液组成b 中使用的粉煤灰可以改善浆液的和易性（流动性），生石灰能增加浆液的粘度，并有一定的固结作用，膨润土用以减缓浆液的材料分离，降低泌水率，还具有一定的防渗作用。砂在两种浆液中都作为填充料。 2.2. 3. 浆液配比及性能测试 在确定浆液配比时，先根据相关资料，确定了两种浆液的各种材料的基本用量，然后结合浆液站调试，每种配比生产一定方量，并对浆液性能进行相关的性能测试，从而对配比单进行筛选，保留能够生产出合格浆液的配比，以便今后用于施工。按测试配比拌制出的浆液送到试验室进行了主要性能指标的测试。根据配比单和浆液配合比试验报告中的测试数据，绘制出浆液流动度、稠度和分层度随时间变化的对比曲线。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910231026.X (22)申请日 2019.03.26 (71)申请人 江苏蓝圈新材料股份有限公司 地址 212143 江苏省镇江市丹徒区谷阳东 大道100号 (72)发明人 王兴文 徐荣平 步晖涵 (74)专利代理机构 镇江基德专利代理事务所 (普通合伙) 32306 代理人 张敏 (51)Int.Cl. C04B 28/04(2006.01) (54)发明名称 一种盾构同步注浆 (57)摘要 本发明公开了一种盾构同步注浆，其原料按 重量份包括以下组分：水泥100-150份、砂600- 700份、粉煤灰150-210份、重钙粉30-35份、纤维 素醚1-1.5份、纳基膨润土40-50份、外掺剂20-40 份、脱硫石膏粉10-20份、水550-650份、硅粉20- 30份、石灰10-20份，该盾构同步注浆，制备的浆 体具有较高的流动性和抗收缩，具有良好的稳定 性和固结性，可以通过盾构支撑环和盾尾内管道 系统注入地层内，同时大量使用了工业废料粉煤 灰，环保节能，采用42.5R普通硅酸盐水泥作为同 步注浆材料，以提高注浆结石体的耐腐蚀性，使 管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内，减弱地下 水对管片混凝土的腐蚀，能够尽快填充环形间隙 使管片尽早支撑地层，防止地面变形过大而危及 周围环境安全。权利要求书1页 说明书4页CN 109809771 A 2019.05.28 C N 109809771 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109809771 A 1.一种盾构同步注浆，其特征在于：其原料按重量份包括以下组分：水泥100-150份、砂600-700份、粉煤灰150-210份、重钙粉30-35份、纤维素醚1-1.5份、纳基膨润土40-50份、外掺剂20-40份、脱硫石膏粉10-20份、水550-650份、硅粉20-30份、石灰10-20份。 2.根据权利要求1所述的一种盾构同步注浆，其特征在于：所述水泥为42.5R硅酸盐水泥。 3.根据权利要求1所述的一种盾构同步注浆，其特征在于：所述外掺剂为聚丙烯酰胺干粉、聚羧酸盐和羟乙基纤维素中的三种，且聚丙烯酰胺干粉、聚羧酸盐和羟乙基纤维素按重量比1:1:1混合。 4.根据权利要求1所述的一种盾构同步注浆，其特征在于：所述水泥和粉煤灰按重量比1:1-1:2.1混合。 5.根据权利要求1所述的一种盾构同步注浆，其特征在于：所述砂的细度模数为1.5-1.7，泥含量小于3％，砂干燥处理后含水率小于0.5％。 6.根据权利要求1所述的一种盾构同步注浆，其特征在于：所述原料按重量份还包括海水泥浆5-10份。 7.根据权利要求1所述的一种盾构同步注浆，其特征在于：所述原料按重量份还包括水玻璃10-20份。 2