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1、广州市轨道交通二、八号线延长线工程盾构5标 同步、二次注浆方案1、 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：【会石区间轨排井石壁站盾构区间】左线里程：ZDK1+649.180ZDK1+937.673，长288.493 m；右线里程：YDK1+
2、649.180YDK1+942.000，长292.82m；【石壁站广州新客站盾构区间】左线里程：ZDK0+840.087ZDK1+472.780，长648.904 m，含长链16.211m；右线里程：YDK0+840.000YDK1+472.780，长648.864 m，含长链16.084m；【江泰路站跃进村站盾构区间】左线里程：ZDK12+888.900ZDK13+637.800，长749.477 m；含长链0.577m，右线里程：YDK12+888.900YDK13+637.800，长748.9m。【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
3、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23m，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13.4m17.8m，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。2、 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115140mm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空隙加以充填。同时
4、，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。盾构掘进中的同步注浆能及时充填管片与地层间的环形间隙，有利于控制地层变形，稳定管片结构，并且能加强管片隧道结构的防水能力，是盾构施工中的一道重要工序。同步注浆的材料、配比、参数及工艺等可依据本标段工程具体地质和环境条件，并参照国内成功经验确定。（一）控制地表沉降。注浆的最重要目的就是及时填充施工间隙，防止因间隙的存在导致地层较大变形或坍塌。（二）控制管片的稳定性，提高管片与围岩的共同作用力。用具备一定早期强度的浆液及时填充施工间隙，可以确保管片衬砌早期和后期的稳定。盾构隧道是一种管片衬砌与围岩共同作用的结构稳
5、定的构造物，均匀、迷失地注入和充填管片背面空隙是确保涂鸦均匀作用的前提条件。（三）提高隧道抗渗能力。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，提高隧道抗渗性能。（四）预防盾尾水源流入密封土舱而造成的喷涌。在复合地层施工时，如果施工间隙没有得到良好填充，在很长的一段距离内与地下水系连成一体，该水洗通过盾壳与土体之间的缝隙流至开挖面，将对开挖面形成一股较大的水压，造成喷涌。良好的注浆可以截断盾尾水源，减少喷涌发生的机会。3、 注浆的方式和定义3.1 同步注浆与即时注浆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
6、起到充填作用，从而使周围岩体获得及时的支撑，可有效地防止岩体的坍陷，控制地表的沉降。在地层稳定性差，采用EPB模式掘进时，同步注浆的重要意义更为明显。即时注浆是通过管片上注浆孔将浆液注入管片背后的方法。其浆液充填时间滞后于掘进一定的时间。一般运用于自稳能力较强的地层。3.2 二次注浆为提高背衬注浆层的防水性及密实度，考虑前期注浆效果不佳以及浆液固结率的影响，必要时在同步注浆结束后进行二次注浆。注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差，致使地表沉降得不到有效控制的情况下才实施。根据地表沉降监测的反馈信息，结合洞内超声波探测所得的背衬后空洞情况，综合判断是否需要进行二次注浆。4、 同步注浆4.1
7、注浆材料及配比设计4.1.1注浆材料作为盾构同步注浆浆液，必须具备以下特性：1）具有能充分填满间隙的流动性；2）注入后必须在规定时间能充分硬化；3）保证衬砌与周围土体的共同作用，减少地层移动；4）具有一定的动强度，以满足抗震要求；5）产生的体积收缩小；6）受到地下水稀释不引起材料的离析等。采用水泥砂浆加适量粉煤灰及膨润土作为同步注浆材料，结石率和结石体强度能较好地满足盾构施工对同步注浆浆液技术指标的要求，且具有较好的耐久性和防腐性能。施工中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（如：盾构机纠偏时、曲线段施工等），
8、可调整配比和加入早强剂，适当缩短凝结时间。本标段部分地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，此时同步注浆浆液采用42.5抗硫酸盐水泥，以提高其耐腐蚀性，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。4.1.2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1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：表1 同步注浆材料配比和性能指标表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨润土（kg）砂（kg）水（kg）外加剂75-180240-74035-52350-710405-476按需要根据试验加入胶凝时间
9、:一般为310h，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。固结体强度:一天不小于0.2MPa，28天不小于2.5MPa。浆液结石率:95%，即固结收缩率5%。浆液稠度:812cm。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%。4.2 施工设备4.2.1盾构机同步注浆系统：盾构机同步注浆装置安装于后配套系统中，包括一个送料斗和两个15m3/h双柱塞泵，并装有供料选择阀。带有搅拌器的储浆罐安装在上工作平台的下面，充料过程是通过安装在储浆罐
10、和灌浆车之间的管路进行。盾尾外安装有8个注浆口，其中4个正常作业另外4个备用。有通过盾尾注浆管出口处的4个注浆压力监测器自动控制和手动控制两种控制模式。见图1。图2为同步注浆控制系统界面。4.2.2浆液搅拌站：地面设25m3/h砂浆搅拌站一座，能满足左右线同时施工注浆需要。本区间使用现有盾构同步注浆全套设备。为防止浆液粘结和易于清理，对拌浆机、运浆车及高位槽的拌浆叶片作加大处理，以便搅拌更彻底，叶片与桶壁间隙控制在10mm以内，且桶体二端无搅拌死角。在压浆管方面，压浆泵出口处须有压力显示装置，以便观察压浆情况。压浆管接至一个压浆出口（近盾壳处），且有控制阀控制进口。此处还装有回路通道返回高位槽
11、，以利于通道定期用水冲洗。返回通道也应有控制阀控制。配置设备：在高位槽、运浆车、拌浆机处均设有冲洗水管，盾构作业面处配置一台疏通器。浆液拌制系统布置在端头井顶板上，拌浆系统由1m3拌浆机及操作平台组成，拌成浆后由溜槽垂直溜至基坑内储浆筒。注浆材料由18T电瓶车牵引至盾构车架前，泵入车内待用。浆液的拌制,须对其稠度、含水量、流动性、和易性、析水性及抗液化指标进行测试，测试合格后方可使用。4.2.3运输系统：同步注浆的浆液在拌和站拌制后，运至井口，并通过管道送入隧道内的运浆罐车。隧道内运输用1个7m3带有搅拌功能和砂浆输送泵的轨行式浆罐车，随列车编组，每列运输车含1个浆罐车。4.2.4注浆顺序为使
12、环形间隙能均匀的充填，并防止衬砌承受不均匀偏压，注浆顺序采用左右两侧交叉对称进行。同步注浆同时对盾尾预置的2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。图1盾尾同步注浆系统图图1 盾尾同步注浆系统图 图2 同步注浆控制系统界面4.3 主要技术参数4.3.1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
13、起地面沉陷。一般而言，注浆压力取1.11.2倍的静止水土压力，最大不超过3.04.0bar。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0.51.0bar。4.3.2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=/4KL（D12-D22）式中:V 1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1.52.0代入相关数据，可得:V=/4(1.52)1.5（39.4-36）=6.08
14、.0m3/环根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的1.52倍，则每环（1.5m）注浆量Q=6.08.0m3。4.3.3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。注浆结束标准及注浆效果检查。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
15、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析进行检查，对未满足要求的部位，进行补充注浆。4.4 施工工艺注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件等组成，安装在第一节台车上。当盾构掘进时，注浆泵将储浆槽中的浆液泵出，通过四条独立的输浆管道，通到盾尾壳体内的4根同步注浆管，对管片外表面的环行空隙中进行同步注浆，见“图3同步注浆示意图”，在每条输浆管道上都有一个压力传感器，在每个注浆点都有监控设备监视每环的注浆量和注浆压力；而且每条注浆管道上设有两个调整阀，当压力达到最大时，其中一个阀就会使注浆泵关闭，而当压力达到最小时，另外一个阀就会使注浆泵打开，继续注浆。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，在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行，采用双泵八管路（其中四条管备用）对称同时注浆。注浆可根据需要采用自动控制或手动控制方式，自动控制方式即预先设定注浆压力，由控制程序自动调整注浆速度，当注浆压力达到设定值时，自行停止注浆。手动控制方式则由人工根据掘进情况随时调整注浆流量、速度、压力。
