[讲稿]盾构施工注浆工法的应用指导.ppt

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1、19:30盾构施工注浆工法的应用盾构施工注浆工法的应用19:30v一、盾构注浆的目的一、盾构注浆的目的v二、注浆系统的分类二、注浆系统的分类v三、浆液的选择三、浆液的选择v四、注浆设备四、注浆设备v五、注浆管理五、注浆管理v六、注浆施工中常见问题及对策六、注浆施工中常见问题及对策19:30v一、盾构注浆的目的一、盾构注浆的目的、减小地层损失所发生的变形、减小地层损失所发生的变形盾尾脱离管片后，土体与管片存在着间隙，此时盾尾脱离管片后，土体与管片存在着间隙，此时浆液迅速及时填充空隙，可立即弥补土层损失，从浆液迅速及时填充空隙，可立即弥补土层损失，从而减少地表的变形。而减少地表的变形。盾构机超挖间

2、隙19:30、提高隧道抗渗性能、提高隧道抗渗性能盾尾注浆液凝固后，一般有一定抗渗性能，可作盾尾注浆液凝固后，一般有一定抗渗性能，可作为隧道的第一道止水防线，从而提高隧道抗渗性能。为隧道的第一道止水防线，从而提高隧道抗渗性能。、确保管片衬砌的早期稳定、确保管片衬砌的早期稳定 具备一定早期强度的浆液及时填充盾尾间隙，可具备一定早期强度的浆液及时填充盾尾间隙，可以确保管片衬砌的早期和后期稳定。盾构隧道是一以确保管片衬砌的早期和后期稳定。盾构隧道是一种管片衬砌与围岩共同作用的结构稳定的构造物，种管片衬砌与围岩共同作用的结构稳定的构造物，管片背面空隙均匀、密实地注入、充填是确保土压管片背面空隙均匀、密实

3、地注入、充填是确保土压力均匀作用的前提条件。力均匀作用的前提条件。19:30 4、通过超前注浆预防地层变形。、通过超前注浆预防地层变形。对于前方地质软弱或异常（如溶洞、土洞等情况），对于前方地质软弱或异常（如溶洞、土洞等情况），采用超前注浆等方式预先加固起到预防地层变形效采用超前注浆等方式预先加固起到预防地层变形效果。也为开仓检查创造条件。果。也为开仓检查创造条件。5、通过二次注浆起到以下作用：、通过二次注浆起到以下作用：（1）纠偏、进一步加固或抗渗漏效果。）纠偏、进一步加固或抗渗漏效果。（2）堵截盾构机后方的水源，减少喷涌发生的机会。）堵截盾构机后方的水源，减少喷涌发生的机会。（3）保证盾构

4、机进出站安全。）保证盾构机进出站安全。19:30二、盾尾注浆系统分类二、盾尾注浆系统分类 v1、根据盾尾注浆与盾构掘进的关系，从时效性上可将盾尾、根据盾尾注浆与盾构掘进的关系，从时效性上可将盾尾注浆分为三大类：注浆分为三大类：v（1）同步注浆：超挖间隙形成的同时，立即注浆，使浆液）同步注浆：超挖间隙形成的同时，立即注浆，使浆液即时填充超挖间隙的方式。即时填充超挖间隙的方式。v（2）及时注浆：掘进了一环或数环后，盾尾已存在大量间）及时注浆：掘进了一环或数环后，盾尾已存在大量间隙空间，才对超挖间隙进行注浆的方式。这种注浆方式由于隙空间，才对超挖间隙进行注浆的方式。这种注浆方式由于不能迅速对超挖间隙

5、进行填充，增大了对土的扰动性，不利不能迅速对超挖间隙进行填充，增大了对土的扰动性，不利于地面沉降控制，而且由于早期管片脱出盾尾后处于悬空状于地面沉降控制，而且由于早期管片脱出盾尾后处于悬空状态，受力状态较差，容易发生错台。因此，仅在地质情况良态，受力状态较差，容易发生错台。因此，仅在地质情况良好、对地表沉降要求较低时才能使用。好、对地表沉降要求较低时才能使用。v（3）二次注浆：一次注浆效果不理想时，需要通过二次注）二次注浆：一次注浆效果不理想时，需要通过二次注浆对前期注浆进行补充。一般在隧道发生偏移、地表沉降异浆对前期注浆进行补充。一般在隧道发生偏移、地表沉降异常及一些特殊地段使用。常及一些特

6、殊地段使用。19:30v2、根据盾尾注浆的位置不同，可将盾尾注浆方式、根据盾尾注浆的位置不同，可将盾尾注浆方式分为两类：分为两类：v（1）通过安装在盾构机盾尾上的注浆管注浆：这）通过安装在盾构机盾尾上的注浆管注浆：这种注浆方式大多采用同步注浆，注浆管的埋设形式，种注浆方式大多采用同步注浆，注浆管的埋设形式，从数量上有两种。从数量上有两种。19:30日本盾构机在软土日本盾构机在软土地层的注浆管布地层的注浆管布置（凸出式）置（凸出式）海瑞克盾构机的注海瑞克盾构机的注浆管布置（内嵌浆管布置（内嵌式）式）从注浆管与盾壳的关系上，分为两种19:30可实施双液注浆的同步注浆系统同步注浆装置后 体冲洗管开关

7、千斤顶冲洗水注浆材料清扫孔活塞19:30注注 浆浆 时时开注浆材料注浆材料后 体同步注浆系统动作说明图冲冲 洗洗 时时关冲洗水冲洗水19:30B)同步注浆系统A液箱B液箱水箱阀单位同步注浆装置19:30 只能实施单液注浆的同步注浆系统只能实施单液注浆的同步注浆系统检查、疏通孔19:30v（2）通过管片上的注浆孔注浆：这种注浆方式既）通过管片上的注浆孔注浆：这种注浆方式既可进行同步注浆，也可进行及时注浆和二次注浆。可进行同步注浆，也可进行及时注浆和二次注浆。盾构千斤顶管片旋塞切换A液B液盾构外板123盾构千斤顶管片A液B液盾构外板123旋塞切换盾构千斤顶管片旋塞切换A液B液盾构外板123盾构千斤

8、顶管片A液B液盾构外板123旋塞切换管片组装掘进开始，诸如开始掘进40cm，注入旋切换掘进结束，注入结束19:30两种主要注浆方式的比较两种主要注浆方式的比较比较项目比较项目通过盾尾注浆管的注浆通过盾尾注浆管的注浆通过管片注浆孔的注浆通过管片注浆孔的注浆适用性适用性所有地层。对于裂隙水丰富的岩层、断裂带、所有地层。对于裂隙水丰富的岩层、断裂带、极软地层，填充效果会受到限制。极软地层，填充效果会受到限制。所有地层。并可用于纠偏、封堵盾尾所有地层。并可用于纠偏、封堵盾尾水源、加固等水源、加固等注浆形式注浆形式利用盾构机本身的注浆系统，多采用同步单利用盾构机本身的注浆系统，多采用同步单液注浆，也可实

9、施同步双液注浆。液注浆，也可实施同步双液注浆。可以利用盾构机的注浆系统，也可以可以利用盾构机的注浆系统，也可以单独配置注浆系统，多实施及时注浆单独配置注浆系统，多实施及时注浆或二次注浆，也可实施同步注浆。或二次注浆，也可实施同步注浆。可操作性可操作性因注浆管路已安好，注浆操作容易。自动化因注浆管路已安好，注浆操作容易。自动化程度高，施工控制相对简单。程度高，施工控制相对简单。每组装一环管片，需要向管片注浆孔每组装一环管片，需要向管片注浆孔连接管路，拆除管路，操作困难。实连接管路，拆除管路，操作困难。实施同步注浆的施工控制复杂。施同步注浆的施工控制复杂。注浆效果注浆效果可以通过调整不同注浆管的压

10、力和注浆量使可以通过调整不同注浆管的压力和注浆量使浆液均匀地分布于地层中。浆液均匀地分布于地层中。浆液不易分布均匀。浆液不易分布均匀。浆液的可浆液的可选性选性多选用单液浆多选用单液浆可灵活选用单液、双液或聚合物等。可灵活选用单液、双液或聚合物等。可能出现可能出现的问题的问题管片壁后注浆材料在管道内堵塞，注浆困管片壁后注浆材料在管道内堵塞，注浆困难。难。在软弱地层中掘进，如果管片壁后注在软弱地层中掘进，如果管片壁后注浆延迟，容易引起地层沉降超量。浆延迟，容易引起地层沉降超量。泥水平衡式盾构机，管片壁后注浆材料流泥水平衡式盾构机，管片壁后注浆材料流向开挖面，引起土仓内泥水劣化及泥水压向开挖面，引起

11、土仓内泥水劣化及泥水压力变动。力变动。同左同左在盾尾密封内的注入材料泄漏，一方面推在盾尾密封内的注入材料泄漏，一方面推进阻力增大，另一方面地下水向盾构机内进阻力增大，另一方面地下水向盾构机内泄漏。泄漏。同左同左19:30v3、根据浆液的输送形式，盾尾注浆分为：、根据浆液的输送形式，盾尾注浆分为：v（1）直接压送式：由坑外拌浆设备直接把浆液压送到管片）直接压送式：由坑外拌浆设备直接把浆液压送到管片等注入口处的注入方式。盾构直径小、推进距离短时使用。等注入口处的注入方式。盾构直径小、推进距离短时使用。v（2）中继设备式：由坑外办浆设备把浆液压送到放置在后）中继设备式：由坑外办浆设备把浆液压送到放置

12、在后方台车上的中继设备上，由装在台车上的注浆泵注入的方式。方台车上的中继设备上，由装在台车上的注浆泵注入的方式。推进距离长、盾构直径较大的场合使用。推进距离长、盾构直径较大的场合使用。v（3）坑内运输式：坑外拌浆设备压入到放置在台车上罐中，）坑内运输式：坑外拌浆设备压入到放置在台车上罐中，经坑内运输，用坑内注浆泵注入的方式。不用担心输浆管堵经坑内运输，用坑内注浆泵注入的方式。不用担心输浆管堵塞和水清洗，适于定量注入。塞和水清洗，适于定量注入。v（4）坑内拌浆：各种浆液材料搬到装在坑内后方台车上的）坑内拌浆：各种浆液材料搬到装在坑内后方台车上的坑内拌浆设备上，然后混拌注入。坑内拌浆设备上，然后混

13、拌注入。19:30v1、浆液种类、浆液种类：v（1）单液浆：由粉煤灰、砂、胶凝材料、水、外）单液浆：由粉煤灰、砂、胶凝材料、水、外加剂等在搅拌机等搅拌器中一次拌合而成。加剂等在搅拌机等搅拌器中一次拌合而成。v根据凝胶材料的加入情况，单液浆又可分为惰性浆根据凝胶材料的加入情况，单液浆又可分为惰性浆液和硬性浆液。液和硬性浆液。惰性浆液即浆液中没有掺加水泥等凝胶物质，早期惰性浆液即浆液中没有掺加水泥等凝胶物质，早期强度和后期强度均很低的浆液。强度和后期强度均很低的浆液。硬性浆液即在浆液中掺加了水泥等凝胶物质，具备硬性浆液即在浆液中掺加了水泥等凝胶物质，具备一定早期强度和后期强度的浆液。一定早期强度和

14、后期强度的浆液。三、浆液的选择三、浆液的选择19:30v（2）双液浆：由水泥砂浆等搅拌成的）双液浆：由水泥砂浆等搅拌成的A液与由水玻液与由水玻璃等组成的璃等组成的B液混合而成的浆液。液混合而成的浆液。v根据凝结时间和固结形态，可以分为以下几类：根据凝结时间和固结形态，可以分为以下几类：v缓凝型：凝胶时间大于缓凝型：凝胶时间大于30s。可塑态固结区时间很。可塑态固结区时间很短短v瞬凝型：凝胶时间小于瞬凝型：凝胶时间小于20s。可塑态固结区时间较。可塑态固结区时间较短短v可塑型：凝胶时间可塑型：凝胶时间6-20s。可塑态固结区时间较长。可塑态固结区时间较长v（3）化学浆液：聚氨酯等）化学浆液：聚氨

15、酯等19:3019:30v2、浆液的主材、浆液的主材v浆液指由主剂（主要原材料）、溶剂（水或其他溶浆液指由主剂（主要原材料）、溶剂（水或其他溶剂）及各种外加剂按一定比例配制而成的混合液体。剂）及各种外加剂按一定比例配制而成的混合液体。v浆材分为化学浆材（水玻璃类及高分子类）、非化浆材分为化学浆材（水玻璃类及高分子类）、非化学浆材（水泥、粘土、砂、粉煤灰等）学浆材（水泥、粘土、砂、粉煤灰等）。19:30v几种主材的物理特性及技术要求：几种主材的物理特性及技术要求：v（1）水泥：矿渣水泥较普通水泥中熟料含量比普）水泥：矿渣水泥较普通水泥中熟料含量比普通水泥多，早期强度低，后期强度高，但难以磨细，通

16、水泥多，早期强度低，后期强度高，但难以磨细，亲水性差，泌水大。亲水性差，泌水大。v（2）膨润土：分为天然膨润土、改性膨润土和活）膨润土：分为天然膨润土、改性膨润土和活性膨润土。天然膨润土又分钙基膨润土和纳基膨润性膨润土。天然膨润土又分钙基膨润土和纳基膨润土。优选纳基膨润土。土。优选纳基膨润土。v 根据法国隧道工程协会推荐：膨润土水泥浆液配根据法国隧道工程协会推荐：膨润土水泥浆液配比是每比是每m3加入加入20-80kg，水泥，水泥100-700kg。v 应先将膨润土与水混合，预膨胀后再与水泥搅拌应先将膨润土与水混合，预膨胀后再与水泥搅拌混合。混合。v（3）水：不含过量的酸、碱、盐（）水：不含过量的酸、碱、盐（0.1%）、氯化）、氯化物（物（0.5%）以及其他过量悬浮杂质的水都能用来）以及其他过量悬浮杂质的水都能用来作为拌浆用水。作为拌浆用水。19:30v（4）砂：考虑耐久性、流动性、收缩和碱性反应）砂：考虑耐久性、流动性、收缩和碱性反应等因素，要求级配均匀，最大颗粒不超过等因素，要求级配均匀，最大颗粒不超过2mm，当，当送浆距离远时，最大粒径送浆距离远时，最大粒径0.5mm。v（5）石灰