道路同步注浆及二次注浆施工方案.doc

1 目录目录 一、编制依据2 二、工程概况2 三、管片衬砌背后注浆的方式2 3.1 同步注浆 .3 3.2 二次注浆 .6 四、洞门注浆9 五、质量控制9 5.1 工程质量保证制度： .9 5.2 工程质量措施： 10 六、注浆过程中出现问题时应对措施10 七、安全措施及文明施工10 7.1 安全措施： 10 7.2 文明施工： 11 2 一、编制依据 1、 岩土工程勘察报告 2、 混凝土结构工程施工质量验收规范(GB-502042002) 3、 地下工程防水技术规范(GB501082001) 4、 地下防水工程质量验收规范(GB502082002) 5、 普通混凝土配合比设计规程JGJ 55-2000 6、本标段工程设计图纸 7、本工程合同及招标技术文件要求 二、工程概况 泉园一路站文化东路站区间自泉园一路站起，沿长青街向东南至文化东路站止。区间 起止里程为右 K20+215.036K21+257.877，全长 1042.84 双线米，为单线单洞区间。区间 正线线间距 1517 米，采用盾构法施工，线路坡度呈“V”字型，覆土厚度约 11.316 米， 最大坡度 19，最小转弯半径 800m。区间在右 K20+735.00 处设置 1 个联络通道兼泵站， 联络通道兼泵站采用矿山法施工。区间基本位于长青街下方，长青街道路红线宽度 40 米， 为城市主干道，双向 8 车道，交通十分繁忙。 根据钻探揭示，第四系全新统地层在区间内广泛分布，由粉质粘土、砂砾石层组成， 构成浑河新扇或浑河高低漫滩相沉积。全新统冲积相地层上部为粉质粘土、中、粗砂，下 部为砾砂、圆砾层，局部为卵石层，砾石、卵石磨圆度较好。 本区间范围内的地下水赋存于圆砾、砾沙等土层中，按埋藏条件划分，属第四系孔隙 潜水。稳定水位埋深约为 7.68.0m，水位标高 36.6237.10m，含水层厚度约 20.0m。地下 水主要补给来源浑河侧向补给及大气降水垂直入渗补给。主要排泄方式为径流排泄和地下 水的人工开采。地下水流向总的方向是由东向西。但由于受人工开采地下水的影响，局部 地下水流向会有所变化。场地地下水径流条件良好，成井、除-1 粉质粘土、-3-1 粉质 粘土及-4 泥砾外，含水层渗透性强，渗透系数 k 一般在 30100m/之间，水力坡度 1.01.2。 区间正线采用盾构法施工，盾构机采用加泥式土压平衡盾构机。隧道采用单圆断面型 式，错缝拼装预制钢筋混凝土管片衬砌。区间盾构施工方向：盾左线从文化东路站始发， 由泉园一路站接收，经泉园一路站调头后，继续推行区间右线，至文化东路站接收调出.区 间隧道施工使用中国铁建重工制造的型号为 ZTE6250 土压平衡盾构机，始发场地设在广泰 门车站。盾构机从广泰门车站始发，右线盾构由吊出井吊出，左线盾构由石家街车站吊出。 3 三、管片衬砌背后注浆的方式 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 140mm 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，管片衬砌背后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。 3.1 同步注浆 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 42.5 抗硫酸盐水泥，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。 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 同步注浆材料配比表 水泥 （kg） 粉煤 灰（kg） 膨润 土（kg） 砂 （kg） 水 （kg） 外加剂 12024550936315 按需要 根据试验加 入 胶凝时间:一般为 46h，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。 本区间盾构穿过地层主要是黄土、粘土、砂层。必要时注浆过程中在一号台车的储浆 罐中加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，尤其在含水砂层地段。 2、同步注浆主要技术参数 注浆压力 始发段注浆浆液采用水泥砂浆， 在3 环管片拼装完后，紧固好管片连接螺栓，停止 掘进对洞门圈进行封闭注浆，注浆时必须密切关注洞门密封装置的变形情况，出现漏浆及 时停止注浆，根据具体情况及时采取相应的措施进行处理。 (1）注浆压力设定 同步注浆时要求在压入口的压力大于该点的静止水压及土压力之和。注浆压力过 4 大，管片外的土层将会被浆液扰动而造成较大的后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造 成跑浆。而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，也会使地表变形增大。一般 注浆压力为 23bar，通常取注入压力地层阻力+0.10.2Mpa。 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。 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（D1-D2）式中: V 一环注浆量（m） L 环宽（m） D1 开挖直径（m） D2 管片外径（m） K 扩大系数取 1.52.5 代入相关数据，可得: V=/4(1.52.5)1.2（6.28-6.0） =4.868.10m/环 根据上面经验公式计算，注浆量取环形间隙理论体积的 1.52.5 倍，则每环（1.2m） 注浆量 Q=4.868.10 m。针对本区间地质含砂地质取每环 5.5m。推进过程中根据实际情 况进行调整。 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。 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，结合地质结构、隧道 线形、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 5 分析进行检查，对未满足要求的部位，进行补充注浆。 3、同步注浆方法、工艺 浆液在地面由 HZS40E 型砂浆搅拌站进行拌合，通过滑道、管路流到车站中板上的储浆 罐中，然后通过管道流入电瓶车上的储浆罐中，最后电瓶车拉着浆罐进洞，把浆液抽到一 号台车的储浆罐中。浆液运输简图见下图。 壁后注浆装置由 schwing 双缸注浆泵、液压系统、储浆罐、管路、阀件等组成，安装 在第一节台车右侧。当盾构掘进时，注浆泵将储浆罐中的浆液泵出，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 1 同步注浆示意图，在每条输浆管道上都有一个压力传感器，在每个注浆点都有压力传 感器以对该点的的压力进行控制；泵的每个泵送缸有冲数计数器，泵的活塞杆每往复一次 完成一次计数（即为一个冲数） ；同时该系统设计了注浆方量显示，即系统根据各泵的冲数 之和自动计算注浆方量。当压力达到最大时，控制系统就会自动使注浆泵停止工作，而当 压力达到最小时，控制系统就会自动启动注浆泵。 盾尾密封采用三道钢丝刷加注盾尾油脂密封，确保周边地基的土砂和地下水、同步注 浆浆液、开挖面的水和泥土从外壳内表面和管片外周之间缝隙不会流入盾构里，确保壁后 注浆的顺利进行。 注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制，手动控制可对每一条管道进 行单独控制，四路注浆可同时启动，也可单独启动，这样利于采用注浆辅助纠偏及曲线掘 进，特别是小曲线地段，控制不同点位的注浆速度及方量以满足盾构掘进纠偏的的需要； 自动控制可实现对所有管道的同时控制，通过程序的设置，对不同点位的注浆泵注浆压力 及流量单独设置，通过压力、流量双重控制。注浆工艺流程及管理程序见“图 2 管片衬砌 背后同步注浆工艺流程及管理程序”。 6 图 1 同步注浆示意图 图 2 管片衬砌背后同步注浆工艺流程及管理程序 4、同步注浆的注意事项 在开工前制定详细的注浆作业指导书，并进行详细的浆材配比试验，选定合适的注浆 材料及浆液配比。 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、检 查、记录、分析，及时做出 P（注浆压力）Q（注浆量）t（时间）曲线，分析注浆速 度与掘进速度的关系，评价注浆效果，反馈指导下次注浆。 成立专业注浆作业组，由富有经验的注浆工程师负责现场注浆技术和管理工作。 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 注浆参数和施工工艺，发现情况及时解决。 做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，每次注浆结束及时对注浆管路及设备进行 清洗，保证注浆作业顺利连续不中断进行。 环形间隙充填不够、地层变形不能得到有效控制或变形危及地面建筑物安全时、或存 在地下水渗漏区段，在必要时通过吊装孔对管片背后进行二次补强注浆。 no no yes yes 注浆系统准备 参数设计 设定控制方式 注 浆 注浆工况分析 继续注浆 注浆完成 注浆效果检查 下一循环 数据采集与管理 采取补强注浆措施 调整控制方式和参数 清洗设备和管路 no yes 配制浆液 检验试验 运输浆液 信息反馈 7 3.2 二次注浆 同步浆量按照理论计算，应该为盾构穿越地层产生空隙量的 150%250%，但是在实际 施工中，同步注浆注入量即使达到 250%也不能完全控制住地面沉降值，原因可能有 3 个： 一是同步注浆的浆液不能完全填充满盾构开挖产生的建筑空隙；二是地层渗透系数太大， 浆液流失到地层中；三是同步注浆的浆液在凝固时体积会产生收缩。 在如下情况下进行二次注浆：当管片裂缝、接缝渗漏水、错台严重及地面沉降控制较 高的地段或在盾构施工对地表建筑物或管线影响较大地段，采用二次注浆来控制沉降。 本区间控制沉降较高的地方主要是下穿建筑物和管线的区段，为了防止地面沉降过大， 在左线 ZDK35+160ZDK35+230 段及右线 YDK35+040YDK35+130、YDK35+190YDK35+300 段推进过程中，管片脱出盾尾 10 环后对管片背后进行二次注浆。 1、二次注浆的注浆方式 根据地质情况，可注水泥浆液（水、水泥）对背衬进行填充，或水泥浆水玻璃的双 液浆，以缩短浆液的凝固时间，达到迅速封堵渗漏或填充地层空隙，控制地层沉降或渗漏。 2、注浆浆液的配比 二次注浆采用水泥浆以及水玻璃双液浆，二次注浆总的配比为（以下为参考值具体根 据地质情况由实验确定， ）： 水泥浆：水：水泥100kg：150kg 水玻璃双液浆：水泥浆水灰比 1:1.5，水泥浆和水玻璃比例 11，水玻璃的波美度 Be=3540，模数 M=2. 83.1。双液浆的凝结时间控制在 13 分钟的范围内，利于浆液 扩散和施工操作，减少堵管情况的发生。 3、注浆参数 二次注浆的水泥浆注浆压力为 0.2Mp0.4Mp，浆液流量：1015L/Min（由注浆泵的 流量确定） ，使浆液能沿管片外壁较均匀的渗流，而不致劈裂土体，形成团状加固区，影响 注浆效果；水玻璃双液浆注浆压力为 0.3Mp0.4Mp。 注浆孔位置选择在管片环的左上侧或者是右上侧部位。形成有一定范围的环箍，从而 限制隧道的变形和沉降。注浆孔位为封顶块和临接块的中心孔，即通常选 93 点位置，在 特殊情况下，根据沉降情况或辅助纠偏的需要，具体确定。 8 二次补浆注浆孔位置示意图2二次补浆注浆孔位置示意图1 注浆孔1 注浆孔2 注浆孔1 注浆孔2 二次补浆注浆孔示意图 每 5 环注浆量一般约为 2m3，并根据实际隧道沉降监测情况调整，以保证隧道线形在 规范要求范围内。 4、施工设备 注浆设备安放在最后一节台车上，主要由一个水泥浆搅拌机、一个水玻璃储存筒、一 个注浆泵。注浆泵采用双液注浆泵，安有两个控制阀和两个压力表，可以控制每种浆液的 压力和流量，水玻璃和水泥浆液通过两个高压软管在混合阀处混合。 设备数量 液压注浆机1 台 砂浆搅拌罐1 台 水玻璃储存桶2 个 注浆管若干 5、注浆过程控制 （1）检查注浆系统是否处于正常工作状态，压力表是否正常； （2）用冲击电钻钻通吊装孔底部的混凝土，再用长于 1 米的25 螺纹钢打通同步注 浆层，钻孔过程中施工人员戴上防护眼罩及口罩，防止喷浆伤到施工人员。钻通后迅速在 吊装孔上安装连接阀（连接阀处于关闭状态） ，防止涌水，然后将混合阀与连接阀连接，然 后再次检查管路连接的密封性； 在注双液浆水泥浆、水玻璃分 2 路，在注浆孔处的三通处混合，注浆组件由注浆头 （与管片注浆孔连接） 、球阀、压力表、三通、止回阀组成。 （3）在浆液搅拌机中按设计的水灰比进行浆液拌制，浆液搅拌完成放入储液罐时加滤 网，严禁浆液中有结块存在，以免注浆管堵塞； （4）进行二次注浆时，起动注浆泵，然后先打开水泥浆控制阀，待水泥浆液流量稳定 9 后再打开水玻璃浆液控制阀； （5）在二次注浆结束时，先停止水玻璃浆液泵入，1015 秒后再停止水泥浆液泵入； （6）注浆完毕后，及时冲洗混合阀、连接阀门及管路，使之可顺利进行下一次注浆； （7）二次注浆结束后，迅速关闭球阀，在下一环注浆时，球阀不得卸掉，待浆液完全 凝固时再拆掉球阀，对每一个注浆孔进行密封，以防渗水。注浆孔密封圈和注浆管盖密封 圈均采用缓膨胀型遇水膨胀橡胶制品。 四、洞门注浆 盾构机进出洞时管片背后注浆采取同步注浆及二次补注浆方法，浆液采用单浆液和双 浆液。同步注浆时密切注意洞门漏浆情况，一旦发现漏浆情况立即停止注浆，然后用棉絮 对洞门漏浆处进行封堵处理，如果还漏浆就采取注水泥浆和水玻璃混合液对洞门进行封堵。 洞门处管片脱出盾尾 10 环后，对洞门处 2 到 3 环管片上部进行二次补注浆，确保管片背后 注浆饱满。 五、质量控制 5.1 工程质量保证制度： 成立工程项目经理负责人质量管理小组，完善质量保证体系的质量管理责任制，严格 按照质量体系中规定的责权要求运行。质量管理组织架构图见下图 定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检”制度，加强技术交底工作， 强化工序控制，由责任心强经验丰富的工程师提任质量控制人员，配合监理工程师实施监 总工程师：毛建斌 工程管理部 贾振龙 安 质 部 贺剑飞 机电物资部 吕英男 试 验 室 郭金峰 同步注浆作业班二次注浆作业班 项目经理：高文 项目副经理：薛建国 10 督检查，保证工程质量。 加强现场施工材料管理，严格执行进料检验程序，保证施工材料满足设计和规范要求， 不合格材料不得进场使用，确保工程质量。 配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录、使之成 为评价工程质量的重要依据。 加强与甲方，监理的配合，认真接受指导和监督。 5.2 工程质量措施： 配料：采用经计量准确的计量工具，严格按照以设计配方配料施工。 注浆：注浆一定要按程序施工，每段进浆要准确，注浆压力一定要严格控制，专人操 作。当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆时，应立即停止注浆，每段注浆量应严格设计进 行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。 注浆完成后，应采用措施保证注浆水不溢浆跑浆。 每道工序均要按排专人，负责每道工序的操作记录。 整个注浆施工应密切注意和防止地面出水溢浆等情况，加强对施工地段的沉降观测。 注浆前必须做好充分的注浆准备，注浆一经开始应连续进行，力求避免中断。 每根施工结束后，要及时清洗浆管，避免堵管，对于沉积凝固严重的注浆管要及时更 换。 六、注浆过程中出现问题时应对措施 1、推进过程中注浆管路不通时，立即停止掘进，查找原因，把盾