CN103396065A - 一种盾构施工控制用同步注浆浆液及其注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盾构施工用高性能同步注浆活性浆液，其配比为：水泥∶粉煤灰∶膨润土∶砂∶水=281∶374∶140∶421∶584，上述配比为质量比，其中水泥：P.O42.5，粉煤灰：II级，膨润土：钠级，砂：细砂，水：饮用水；以上述配比值得的注浆活性浆液的初凝时间为5.5h，终凝强度3.9MPa，倾析率3％，结石率97％，稠度11cm。该浆液具有凝结时间短，固结强度高，稳定性好、填充率高的特点，能及时有效控制隧道上方地表沉降，并且不需要对盾构机同步注浆系统进行特殊改造。
Description
技术领域
本发明属于盾构法隧道施工技术领域，主要提出了土压平衡盾构机施工时控制地表沉降的一种同步注浆浆液，是一种凝结速度快、强度高、收缩率小的水泥砂浆。
背景技术
盾构法是利用盾构机在地面以下掘进开挖隧道的一种施工方法。盾构施工过程中盾构机靠前部的刀盘旋转掘削土体进行掘进，在盾壳的保护下利用管片拼装机拼装管片形成隧道支护结构，管片脱盾壳出后，再由盾尾的同步注浆系统向管片与地层间的缝隙注入浆液，以达到填充管片与地层之间空隙，减少盾构施工对周边土体扰动，防止隧道和地表下沉，保护环境的目的。盾构法因其施工安全可靠、适应地层广泛、对地层扰动较小、沉降易于控制、施工速度快等特点在城市地铁施工中被广泛应用。而管片背后注浆技术是盾构法隧道施工中不可缺少的关键技术，隧道管片背后注浆所采用浆液的选择关系到盾构法施工对周边地层及环境的影响，对工程质量、安全有着重要的作用。目前盾构法隧道所采用的管片背后注浆浆液主要分为双液浆和单液浆两类。
双液注浆浆液包含A液和B液两种浆液，其中A液是含有水泥的砂浆，B液是速凝剂(一般为水玻璃)，会根据A液和B液的配比不同可以控制混合后浆液的硬化时间。双液型浆液是活性浆液，且有初凝时间短，旱期强度大，防水性能良好等优点。但双液浆遇水后凝胶时间易改变，后期强度下降，注浆不均匀、注浆量过大，注浆效果难以控制，且施工时须对双液同时管理.拌浆、注浆设备复杂.管路清洗质最和频率要求高，易绪管，成木高；同时也存在着一定的适应性差的缺点。
单液型浆液根据浆液的性质又分为单液惰性浆液和单液活性浆液。单液惰性浆液主要由粉煤灰、砂、膨润上、石灰膏、水和外加剂等拌合而成，浆液中没有掺加水泥等胶凝物质。单液活性浆液由水泥、粉煤灰、砂、水、外加剂等在搅拌机中一次拌合而成，具备较好的早期强度和后期强度。对于单液惰性浆液，其初凝时间过长，固结强度低，不利于初期地面沉降控制。
从控制盾构施工初期地表沉降效果及操作难易程度看，单液浆优于双液浆，活性浆液优于惰性浆液。但经对现有技术和专利文献检索发现，国内外现有的活性浆液均存在凝结时间长(10h以上)，固结体强度低(28d抗压强度＜1.0MPa)，体积收缩率(固结收缩率大于5％)大等缺点。因而不能很好的控制地表沉降，使管片结构不稳定。
发明内容
为了克服现有的同步注浆浆液在使用时凝结时间长、难以有效控制地表沉降的不足，现提供一种浆液，可以满足沉降控制较为严格的施工需要，该浆液具有凝结时间短，固结强度高，稳定性好、填充率高，能及时有效控制隧道上方地表沉降，并且不需要对盾构机同步注浆系统进行特殊改造。
本发明是根据大量试验结合地层实际情况及实际效果检验提出的一种盾构隧道同步注浆用高性能活性浆液，具体浆液配比、材料型号及浆液性能参数见表1同步注浆材料配比和性能指标表(每方用料)所示。
表1
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在同步注浆浆液配比时，打破原来的配比理念，而采用增加水泥、细沙掺量，减小膨润土及水的掺量。使得同步注浆浆液各项性能指标显著提高，而使用方式和其他浆液一样，均可通过盾构机上自备的同步注浆系统使用。
本发明的有益效果是，在穿越重要建构筑物时，使用此配比浆液配合其他沉降控制措施能够很好的控制地表沉降，满足地面建构筑物安全需要。目前根据北京地铁八号线二期十标鼓楼大街站～什刹海站～南锣鼓巷站区间盾构实际施工检验，地表平均沉降量均控制在3～4mm。
具体实施方式
拌制浆液采用砂浆拌合站进行，实际拌制浆液时，先按照浆液配合比在拌合站电脑设置称量重量，称量好的原材料送入拌浆桶，采用机械强制式拌合方式拌制浆液，砂浆拌制质量达到建设部JGJ70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》规定要求。
在图1中，是按照浆液配比配置的砂浆，砂浆为流塑状态，此时可以运至盾构机使用。通过盾构机注浆系统注入盾壳后方、管片外侧空隙内进行填充。填充完成凝结后的砂浆效果见图2。
施工实例：
北京地铁8号线二期10标区间地质状况较为复杂，盾构主要穿越粘土层、砂层、卵石层复合地层，地层自稳能力较差。区间隧道埋深约12～24m，隧道上下叠落段长667m。地表有大量老旧平瓦房、文物保护建筑、河流、桥梁等建构筑物，沉降控制指标要求较高，为4～6mm。
针对上述要求，结合区间实际施工情况，拟定了如表2所示7组配比，效果均难以达到要求。
表2同步注浆材料配比和性能指标表
采用本发明的同步注浆浆液配比配置砂浆，使得同步注浆浆液凝胶时间控制在5.5h，砂浆稠度、倾析率、固结率、强度等各项指标满足设计、施工要求，实际地面沉降控制在3～6mm，解决了盾构机穿越老旧建构筑物沉降控制的施工难题，确保了地面平瓦房及人员的安全。
本发明同步注浆浆液配比能有效减小盾构施工影响范围内地表沉降，适用于地表建构筑的沉降控制较为严格的地段施工，它充分考虑到适应盾构机注浆设备的需要，并克服了常规浆液配比的凝结时间较长、施工期间容易堵管的不足。通过以上砂浆配比实现了有效控制地面沉降的需要，确保了影响范围内的建构筑物安全，减小了施工成本。
Claims (2)
1.一种盾构施工用高性能同步注浆活性浆液，其配比为：水泥∶粉煤灰∶膨润土∶砂∶水=281∶374∶140∶421∶584，上述配比为质量比，其中水泥：P.O42.5，粉煤灰：II级，膨润土：钠级，砂：细砂，水：饮用水；以上述配比值得的注浆活性浆液的初凝时间为5.5h，终凝强度3.9MPa，倾析率3％，结石率97％，稠度11cm。
2.一种权利要求1所述的同步注浆活性浆液的注浆方法，将各原料在拌合站通过电脑设置称量重量，按权利要求1中所述的质量比称重后进入砂浆拌合站进行拌合，先将称量好的原材料送入拌浆桶，采用机械强制式拌合方式拌制浆液，砂浆拌制质量达到规定要求后运至盾构机使用；通过盾构机注浆系统注入盾壳后方、管片外侧的空隙内进行填充。
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