CN111779494B - 盾构施工中控制管片上浮的注浆方法 - Google Patents

盾构施工中控制管片上浮的注浆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盾构施工中控制管片上浮的注浆方法，包括步骤：1.在第二环片(b)仍位于盾构设备的盾尾(2)内时，盾构设备暂停掘进，盾尾内拼装与第二环片相接的第一环片(a)；2.拼装完成后启动盾构设备，恢复该环的掘进，掘进的同时同步注浆管路(1)沿掘进方向进行同步注浆；3.在该环的掘进里程达到第一里程阈值时，在第三环片(c)上开孔，形成注浆泵入点(5)并泵送浆液，泵送浆液与同步注浆同时进行。本发明通过同时进行的同步注浆和泵送注浆，使同步注浆液对同步注浆液与泵送浆液的混合液产生推力，避免混合溶液快速反应而造成盾尾“抱死”的情况发生，达到快速控制管片上浮的目的，适用于各种地层的地铁盾构施工中。

Description

盾构施工中控制管片上浮的注浆方法
技术领域
本发明涉及一种地铁盾构施工工艺，尤其涉及一种盾构施工中控制管片上浮的注浆方法。
背景技术
随着地铁隧道施工的普遍发展，现阶段全国各个省份均有地铁在建施工，盾构施工过程中不可避免的伴随着各种未知的情况，其中管片成型姿态对后续地铁机车的运行戚戚相关，在同步注浆填充不足、管片渗漏水、地面变形过大的重要地段，根据地面监测数据、地质雷达探查或其他要求，在同步注浆未能达到效果时需进行二次注浆。
为了加强控制管片上浮的情况，现有技术的注浆工艺是在盾尾后方的管片开孔注入水玻璃、水泥浆液的“双液浆”，从而在管片的上部形成“抗浮桩”，达到控制管片的上浮的目的。但由于双液浆注入的位置距离盾尾太近，水泥和水玻璃快速反应容易造成盾尾被“抱死”，从而造成盾构掘进推力过大，管片破碎等各种问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构施工中控制管片上浮的注浆方法，通过同时进行的同步注浆和泵送注浆，使同步注浆液对同步注浆液与泵送浆液的混合液产生推力，避免混合溶液快速反应而造成盾尾“抱死”的情况发生，达到快速控制管片上浮的目的，适用于各种地层的地铁盾构施工中。
本发明是这样实现的：
一种盾构施工中控制管片上浮的注浆方法，该注浆方法采用用于隧道掘进的盾构设备的盾尾处自带的同步注浆管路进行注浆，沿盾构设备的盾构掘进方向依次拼装有第三环片和第二环片；
所述的注浆方法包括以下步骤：
步骤1：在第二环片仍位于盾构设备的盾尾内时，盾构设备暂停掘进，在盾尾内拼装与第二环片相接的第一环片；
步骤2：第一环片拼装完成后启动盾构设备，恢复该环的掘进，在掘进的同时同步注浆管路沿掘进方向进行同步注浆；
步骤3：在该环的掘进里程达到第一里程阈值时，在第三环片上开孔，形成注浆泵入点，并通过注浆泵入点泵送浆液，且泵送浆液与同步注浆同时进行；
步骤4：每间隔预设环数重复一次步骤1至步骤3，直至完成所有环片的注浆施工。
所述的预设环数为三环。
所述的第一环片、第二环片和第三环片均为若干片管片拼接构成的环状结构。
所述的第一里程阈值不超过管片的宽度，使泵送浆液时，第二环片未完全脱出盾尾。
所述的第三环片上开孔的位置为顶部中心，即第三环片的12点位置处。
所述的注浆泵入点处泵送的浆液为水玻璃。
所述的盾构设备的盾尾内间隔布置有若干道盾尾刷，盾尾刷位于同步注浆管路的注浆点前。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明能在保持同样盾构施工目的情况下，通过同步注浆液与二次注浆液的充分混合和化学反应，并采用单纯水玻璃浆液作为二次注浆液，不仅避免了双液浆堵管的情况发生，降低施工风险和难度，还能节省水泥的用量。
2、本发明的操作工序简单，有利于提升隧道成型管片的质量和施工效率，具有高效、便捷、成本低等优点。
附图说明
图1是采用本发明盾构施工中控制管片上浮的注浆方法的施工示意图。
图中，1同步注浆管路，2盾尾，3管片，4盾尾刷，5二次注浆泵入点，a第一环片，b第二环片，c第三环片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种盾构施工中控制管片上浮的注浆方法，该注浆方法采用用于隧道掘进(掘进方向为图中箭头所示方向)的盾构设备的盾尾2处自带的同步注浆管路1进行注浆。
所述的注浆方法包括以下步骤：
步骤1：在第二环片b仍位于盾构设备的盾尾2内时，盾构设备暂停掘进，在盾尾2内拼装与第二环片b相接的第一环片a。
沿所述的盾构设备的盾构掘进方向依次拼装第三环片c、第二环片b、第一环片a等环片，第一环片a、第二环片b和第三环片c等环片均为若干片管片3拼接构成的环状结构。
步骤2：第一环片a拼装完成后启动盾构设备，恢复该环的掘进，在掘进的同时同步注浆管路1沿掘进方向进行同步注浆。
步骤3：在该环的掘进里程达到第一里程阈值时，在第三环片c上开孔，形成注浆泵入点5，并通过注浆泵入点5泵送浆液，且泵送浆液与同步注浆同时进行。
步骤4：每间隔预设环数重复一次步骤1至步骤3，直至完成所有环片的注浆施工。
所述的第一里程阈值不超过管片3的宽度，使泵送浆液时，第二环片b还未完全脱出盾尾2的保护。
优选的，所述的第三环片c上开孔的位置为顶部中心，即第三环片c的12点位置处。
所述的预设环数为三环。
所述的注浆泵入点5处泵送的浆液为水玻璃。
所述的盾构设备的盾尾2内间隔布置有若干道盾尾刷4，盾尾刷4位于同步注浆管路1的注浆点前，可在同步注浆前通过盾尾刷4达到清洁注浆区域的目的，确保注浆的强度能达到设计要求。
实施例1：
某地铁隧道区间长1.1km，区间主要穿越中、强风化粉砂质泥岩，自始发站至接收站隧道埋深16.5～27.3m，该区间所投入的盾构机刀盘尺寸外径为6480mm，管片3分外径为6200mm，管片3的宽度为1.2m。
注浆量的计算公式：Q＝V×a(1)。
其中，V为计算空隙量，a为注浆率。
盾构设备的开挖直径是6.48m，环片的外径是6.2m，计算得到环型的空隙量的理论体积为V＝(6.48*6.48-6.2*6.2)/4*3.14*1.2＝3.34m3。
注浆率一般是从几方面考虑，包括注浆压力产生的压密系数、地质情况的土质系数、施工消耗系数、超挖系数等，根据设计资料及施工经验，本区间的注浆率a可取1.5～2.0，本标段实际的注浆率a暂按1.8考虑。
根据计算公式(1)可得：Q＝3.34×(1.5～2.0)＝5.01～6.68m3。
即注浆量为5.01～6.68m3/环，按照注浆率a＝1.8考虑实际注浆量为6m3/环。
根据勘察资料以及多次试验，确定同步注浆管路1中的注浆配比，如表1所示。
表1同步注浆液配比
水泥(kg) 粉煤灰(kg) 膨润土(kg) 砂(kg) 水(kg)
150 300 60 650 450
在确保同步浆液泵送饱满的情况下，经过试验该同步注浆胶凝时间为4-6h，管片脱出盾尾后错台严重，经过测量复测，成型管片严重超限。
后经过成型管片错台情况，管片脱出盾尾后的开孔观察情况，对原同步注浆配比进一步优化，如表2所示，优化后再进行盾构施工。
表2优化后同步注浆液配比
水泥(kg) 粉煤灰(kg) 膨润土(kg) 砂(kg) 水(kg)
350 300 40 750 400
在第二环片b仍位于盾构设备的盾尾2内时，拼装与第二环片b相邻的第一环片a，拼装完成后，此时盾构设备恢复掘进，此时第二环片b缓慢脱出盾尾2的保护，在本环掘进达到第一里程阈值500mm时，在第三环片c的12点位置开孔，形成注浆泵入点5并向间隙内泵送水玻璃浆液。同步注浆和泵送水玻璃同时进行，水玻璃在与同步注浆液混合和反应的同时，盾尾2处依然在注入同步注浆液，盾尾2处的同步注浆液会对后方的混合液产生一种推力，从而避免了混合液对盾尾2的“抱死”现象发生，而且混合液的化学反应时间相对水玻璃与水泥浆液稍微延迟。
在第二环片b的管片3刚刚开始脱出盾尾2(脱出500mm)时，此时管片3在管片间螺杆的拉紧下，还未行成整体上浮的趋势，在第三环片c的12点位处设置注浆泵入点5并泵入水玻璃，利用水玻璃与同步浆液充分混合及化学反应，达到控制管片3上浮的目的，在本工程中每隔3环泵送一次水玻璃，通过测量复测管片3的姿态，效果良好。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种盾构施工中控制管片上浮的注浆方法，该注浆方法采用用于隧道掘进的盾构设备的盾尾(2)处自带的同步注浆管路(1)进行注浆，沿盾构设备的盾构掘进方向依次拼装有第三环片(c)和第二环片(b)；
其特征是：所述的注浆方法包括以下步骤：
步骤1：在第二环片(b)仍位于盾构设备的盾尾(2)内时，盾构设备暂停掘进，在盾尾(2)内拼装与第二环片(b)相接的第一环片(a)；所述的盾构设备的盾尾(2)内间隔布置有若干道盾尾刷(4)，盾尾刷(4)位于同步注浆管路(1)的注浆点前；
步骤2：第一环片(a)拼装完成后启动盾构设备，恢复该环的掘进，此时第二环片(b)缓慢脱出盾尾(2)的保护，在掘进的同时同步注浆管路(1)沿掘进方向进行同步注浆；
步骤3：在该环的掘进里程达到第一里程阈值时，在第三环片(c)上开孔，形成注浆泵入点(5)，并通过注浆泵入点(5)泵送浆液，且泵送浆液与同步注浆同时进行；所述的第一里程阈值不超过管片(3)的宽度，第一里程阈值为500mm；所述的注浆泵入点(5)处泵送的浆液为水玻璃；
所述的第三环片(c)上开孔的位置为顶部中心，即第三环片(c)的12点位置处；
步骤4：每间隔预设环数重复一次步骤1至步骤3，直至完成所有环片的注浆施工；
所述的预设环数为三环。
2.根据权利要求1所述的盾构施工中控制管片上浮的注浆方法，其特征是：所述的第一环片(a)、第二环片(b)和第三环片(c)均为若干片管片(3)拼接构成的环状结构。
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