二次注浆注浆技术总结.doc

深圳北环电缆隧道II标盾构施工二次注浆小结一、工程概况深圳电网北环110KV电缆隧道II标盾构段主要由DN4000圆形盾构隧道组成，全长5154.943m。隧道内径4m，外径4.6m，采用1.2m宽30cm厚C50钢筋混凝土管片。盾构掘进过程中，同步注浆未达到预期效果、管片错台和破损、推进油缸挤压防水密封圈变形等是造成成型隧道管片渗水和漏水的主要原因，因此为提高壁厚注浆的防水性及密实度，进行二次注浆使注浆体充填均匀，达到堵漏防水的目的。二、作业范围8#井10#井区间成型隧道渗水管片及10#竖井两侧洞门，作业区间长度：1535米，作业里程：W1K5+814.500 W1K7+349.500。三、地质、水文条件3.1地质条件盾构区间隧道上覆主要为杂填土、素填土、粘土、花岗片麻岩、粉砂等，隧道穿越地质主要为全风化、强风化花岗片麻岩和粉质粘土，同时少量区间段穿越中风化和微风化花岗片麻岩。3.2水文条件地表水补给主要为大气降水，最浅地下水埋深3.5米。根据地层的富水程度及储水介质， 本标段地下水主要为孔隙潜水及裂隙水两种类型。3.2.1孔隙潜水第四系松散土层中孔隙潜水，其中杂填土、填石及各种砂层中含水较丰富。大部分线路段第四系地层分布于隧道上方，可对下方隧道形成越流补给。梅林变电站东侧原始地貌沼泽地段面积较大，有机质土及砂土深达13m，砂土中地下水含量较丰富。3.2.2裂隙水赋存于强风化岩、中风化岩及微风化岩中的基岩裂隙水也是隧道施工将会遭遇的主要地下水类型。强风化(尤其是块状强风化岩)、中风化岩裂隙很发育， 微风化岩花岗岩大部分地段完整性较好、局部地段裂隙较发育，微风化花岗片麻岩大多地段裂隙较发育、局部地段完整性较好。四、渗水原因分析4.1环境因素经过二次注浆后，剩余仍在渗水处最为集中于9#10#竖井500环700环处，该段地下水埋深6米，隧道断面内地层为6-2a可塑粉质粘土、6-2b硬塑粉质粘土和8-1全风化花岗片麻岩，纵坡分别为29和40，大下坡使得地下水可以沿隧道纵缝汇流，加大了管片防水难度。4.2人为因素4.2.1同步注浆量较少由于该段区间盾构机掘进速度大于60mm/min，20min左右完成一环盾构掘进，单环注浆量大部分在23，该段地层中存在较多空洞，导致同步注浆量未与掘进完全适应。4.2.2同步注浆不均匀大下坡盾构掘进中应增大同步注浆量，尤其是上部注浆量，防止管片上浮。但实际中存在管路堵管和人为操作误差等原因导致同步注浆不均匀，影响管片防水功能。4.2.3管片破损管片破损导致的隧道渗水处具有：渗水量大、二次注浆压力和注浆量较难控制和渗水反复性强等特点。 图4-1 K块破损造成渗水（贯穿裂纹） 图4-2 管片一角破损造成渗水4.2.4管片错台管片拼装时由于拼装误差导致较大管片错台易造成管片渗水。 图4-3 管片错台造成渗水 图4-4 管片错台造成纵缝渗水4.3.5其他原因推进过程中油缸挤压止水条脱落、移位和管片与盾构机姿态不好等也会造成管片渗漏。五、二次注浆工艺5.1 人员和设备配置表5-1 二次注浆人员配置序号岗位人数职责1班长1组织人员注浆、保证安全2值班工程师1下达注浆指令、监控注浆质量3开孔工2使用冲击钻开孔、拌制水玻璃4搅拌工2搬运、拌制水泥5注浆机司机1控制注浆机6电工1接电7维保1保证注浆机正常使用总计9备注：搅拌工由电瓶车司机和调车员兼任。表5-2 二次注浆机具配置表序号名称规格数量备注1冲击钻1台2注浆头15套3桶式搅拌机V=0.6281副4双夜注浆机0-7MPA1台5搅拌桶V=0.1472副6管钳600mm1个7管钳450mm1个8铁锤1个9刀片1盒5.2二次注浆工艺5.2.1浆液种类1单液浆单独使用水泥浆进行注浆称之为为注单液浆。单液浆凝固后强度高、造价低廉、浆液配制方便、操作简单初凝时间长。随着水灰比的增大，单液浆的粘度、密度、凝固后强度等都有所降低。其次初凝时间会增长，施工中应根据实际情况严格控制水灰比。2双液浆双液浆以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例以双液方式注入。双液浆克服了单液水泥浆的凝结时间长且不能控制的缺点，提高了水泥注浆的效果。可用于防渗和加固注浆，在地下水流速较大的地层中采用这种混合型的浆液可达到快速堵漏的目的。5.2.2配合比实验水泥选用广西贵港PO42.5普通硅酸盐水泥。试验方法依据JTGE30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程；水玻璃选用波美度为38。1根据施工要求，选用水灰比为0.81.0的水泥浆，其中水泥浆与液态水玻璃体积比为1：1。21m3双液浆中水泥浆体积为0.5 m3，液态水玻璃为0.5 m3。3选用水灰比为0.88的水泥浆，因此根据水泥的密度为3.1g/cm3及水的密度为1.0 g/cm3,计算出水泥浆中水泥的重量为：Mc=1000*0.5/(1/3.1+0.88)=416kg（其中不考虑水泥与水发生水化反应所产生的体积变化），Mw=416*0.88=366kg。4根据液态水玻璃的密度:P381.360 g/cm3，将水玻璃稀释成30度时，P30=1260(查表)，故将1m338波美度水玻璃稀释成30波美度的水玻璃需要加385Kg水。5初步配合比为水玻璃456kg/m3，水泥416kg/m3，水366 kg/m3其中水泥浆0.5m3，水泥：水=416:366。水玻璃混合液0.5m3，水玻璃原液：水=456:167，体积比为325:167=2:1。6基准配合比设计：因为水泥浆与液态水玻璃体积比为1：1，且水泥浆在拌合站拌制。按初步配合比试配0.3m3双液浆拌和物，各种材料用量： 水玻璃=456*0.3=137kg，水=174*0.3=52kg ，将双液浆混合后，其胶凝时间为45秒 7天强度为：（未知） 28天强度为：（未知）表5-3 二次注浆配合比（kg）A液(kg)B液(kg)A:B(L)凝结时间(s)水泥水水灰比水玻璃(40be)水4163660.88:14561671:145607.实验结论通过对配合比拌和物试配及现场施工要求等方面综合分析得出：配合比的各项工作性能满足设计要求。初步配合比定为： 水玻璃：水泥：水=456：416：5335.3二次注浆工艺流程5.3.1二次注浆主要工艺流程如下图所示：图5-1 二次注浆工艺流程图5.3.2二次注浆时间与工序表时间 工序7:00-7:30工作人员到齐，水泥水玻璃安放整齐，仪器设备检查完好无损7:30-8:00检查昨日注浆位置渗漏情况，然后到达指定位置8:008:15接电、接水，然后开启泄压阀润管8:158:40冲击钻开孔，连接管路，拌制水泥浆和水玻璃8:4010:00根据注浆压力注单液浆（无压力表根据经验），每桶浆液注完后洗管10:0010:25拌制水泥浆和水玻璃10:2510:55开始注双液浆，注入量控制在0.6m3以上 10:5511:15结束注浆，拆卸管路，文明施工11:1511:30电瓶车出洞1:302:00工作人员到齐，水泥水玻璃安放整齐，仪器设备检查完好无损2:002:30到达指定位置2:302:45接电、接水，然后开启泄压阀润管2:453:00冲击钻开孔，连接管路，拌制水泥浆和水玻璃3:004:20根据注浆压力注单液浆（无压力表根据经验），每桶浆液注完后洗管4:204:45拌制水泥浆和水玻璃4:455:15开始注双液浆，注入量控制在0.6m3以上 5:155:35结束注浆，拆卸管路，文明施工5:356:00到达八号井，班组下班 二次注浆工序表（白班） 备注： 夜班工序与白班一致 5.4二次注浆各工序控制要点5.4.1注浆前准备阶段：1.质检员检查注浆主材质量是否满足要求。2.掘进班长组织人员将二次注浆使用的机具和注浆材料（其中：水泥40袋/次，水玻璃1桶/次）准备到位并使用龙门吊吊运至8#竖井电瓶车平板车上，之后掘进班长再次对全部机具进行检查避免遗漏。3.值班工程师下达注浆指令，电瓶车将机具和材料运输至指定位置。5.4.2注浆阶段：1.检查注浆管片渗水大小、破损、错台等情况并更具实际情况选择注浆点位（“就近原则”距离渗水最近注浆孔为宜），对较大破损或较大修补管片控制一次注浆量1.2m3单液浆和1.2m3双液浆为宜。2.电工完成接电后，开孔工使用冲击钻开孔并将注浆头和注浆管进行连接，然后打开泄压阀开启注浆机对注浆管路进行润管。3.浆机司机连接水管并往机械搅拌桶内注水，注水液面高度至搅拌桶中部（电动搅拌桶体半径R1=0.5m，高度H1=0.8m，体积V1=0.628m3）；开孔工进行水玻璃拌制，水玻璃引流至水玻璃搅拌桶2/3高度处（约0.4m高度处，水玻璃搅拌桶置于平板车旁，呈倾斜状态），然后向水玻璃搅拌桶中加水。4.对A液和B液分别进行充分搅拌（A液搅拌后应达到不稀、不稠，无沉淀和分层现象；B液搅拌后应无明显分层现象），之后开启双管注浆机进行注浆，注浆过程中密切关注注浆压力和管片状态，防止注浆过多导致管片错台甚至坍塌。5.待接近注浆压力上限后，停止注单液浆，短暂休整后开始注双液浆进行封孔。5.4.2注浆收尾阶段：1.注浆结束后，关闭注浆头开关，打开泄压阀泄压并使用清水对注浆管路进行清洗，清洗过程中防止喷射的砂浆污染管片和风管，对部分被污染管片要及时清洗并在注浆位置进行文明施工。2.结束文明施工后，拆除注浆管、水管和电线等，若采用双液浆封孔可在5分钟之后直接拆除注浆头。3.拆除所有管路、电线后，结束当环二次注浆机，电瓶车驶向下一渗漏处进入下一循环。4.第二日对前一日注浆点位进行复查，超过3日无明显堵漏效果可再次进行补浆。5.5注浆数据统计5.5.1注浆效果统计：渗水数量注浆点位成功堵漏处堵漏成功率备注47处65个32处68%5.5.2注浆环数、时间统计：开累注浆环堵漏注浆环数洞门注浆环数开累注浆时间堵漏注浆时间洞门注浆时间69环59环9环111小时89.93小时21.05小时5.5.3注浆量统计：开累注浆量补漏注浆量洞门注浆量单环最大注浆量单环最小注浆量单环平均注浆量159.01m3121.38m326.95m37m30.6m32.06m35.5.4注浆成本统计：开累注浆成本开累堵漏成本开累封堵洞门成本堵漏平均成本单环最高成本单环最低成本85449.65元62761元22688.65元1063.75元/环3688.04元258.75元备注：水泥单价570元/吨，水玻璃单价940元/吨，水单价5元/吨。5.5.5单班二次注浆理论效率值单液浆流量1.33m3/h双液浆流量1.58m3/h单液浆理论值6.344m双液浆理论值5.18m单液浆实际值日最大注浆量日平均注浆量双液浆实际值日最大注浆量日平均注浆量7.04m2.26m8.48m1.08m单班注浆理论值=注浆流量有效注浆时间单液浆理论值=1.225.2=6.344m3双液浆理论值=1.852.8=5.18m3理论每日注浆孔为：单液浆理论值/每环平均注浆量=6.344/2.063环，一环一孔考虑即单班三孔。实际每班注浆孔均保持在两环以上。5.6堵漏难点分析及应对措施 5.6.1注浆量较难准确把控盾构掘进1环（1m）环形间隙理论体积：Q1=（R2r2）L=(2.4422.32) 1.2=2.5m3其中：R为盾构开挖半径R=2.44m；r为管片外圆半径r=2.3m；L为盾构掘进1.2环长度L=1.2m根据计算，注浆量为环形间隙理论体积的1.31.8倍。则每环的注浆量：Q2=3.34.5m3，取中间值3.9m3.盾构掘进实际同步注浆量为：2m33m3，均小于理论同步注浆量，其次同步注浆存在注浆不均（上下左右四个点位注浆时断时续，若堵管直接停止那一路注浆），注浆作用于成型管片后部，由于每环同步注浆量都为2m3或3m3，因此二次注浆实际要填满体积为相邻几环管片后部，实际需要填充空间较难估计（具体体现在地层空洞、地层收缩条件和地下水情况较难估计） 其次，渗水严重处集中于大下坡处，大下坡由于地下水容易汇聚，导致注浆进入后浆液配合比有一定变化，影响了浆液初凝时间和凝固强度。应对措施：达到注浆压力后，可反复停止后注浆。5.6.2 注浆压力无法准确控制注浆压力控制在0.20.3Mpa，不得超过0.4Mpa，若注浆量达到要求后，注浆压力达不到0.4Mpa停止注浆，等待24天后进行再次注浆；若注浆量未达到，但压力达到0.4Mpa，则停止注浆。但是注浆过程中一直缺失压力表，对压力的把控主要源自经验，具体经验是泵击频率和每一次泵击的声音，泵击频率快、声音清脆则注浆压力小，泵击频率低、声音沉闷（感觉有回音）则达到压力。应对措施：反复更换压力表后仍无法工作，推测为混合器压力表接头处故障。3.相邻管片渗水间接影响注浆量143、147、235、242环等二次注浆中出现相邻管片纵缝渗水随即暂停注浆，该四环管片注浆量分别为2m3、1.83m3、2.4m3、1.72m3，平均每环注浆1.99m3，并且都取得本环管片堵漏效果，143、147、240环相邻管片渗水时间从1周至3周不等，但最终渗水消失；235环注浆后导致238环管片渗水并且至今仍有渗水，减弱趋势并不明显。根据观察除238环有管片破损外其他几环管片无破损和较大错台；根据掘进跟单，该段地层为可塑、硬塑粉质粘土，盾构机掘进速度快，相对同样地层掘进盾构姿态在该段地层中更容易下掉，因此推测该段地层含水量较其他区间段大；其次由于集中出现纵缝漏水，也有可能其原因为环向螺栓未复紧到位。应对措施：对由于注浆导致纵缝渗水的管片可以进行二次螺栓复紧。5.6.4.暂停掘进导致渗水267、268、522在掘进过程中均有停机，其中267、268环掘进停机1小时，522环掘进则停机近一个班，复机前向盾尾注入膨润土2m3，掘进过程中注入砂浆3m3，由于停机导致已有渗水汇集，膨润土又与砂浆混合导致同步注浆浆液远未达到预期效果，二次注浆注入后同样受到一定影响，最终导致二次注浆效果不佳。5.6.5.破损管片未一次注浆到位对于破损管片和有修补痕迹管片，注浆量总是维持在1.21.8m3/次，注浆量过大害怕管片破损，但实际情况若第一次未达到该环所需注浆量几日后再次注浆注浆量更难把握。应对措施：管片拼装后出现的管片破损最好在记录表上有详细记录，记录清楚破损大小究竟是什么类型（表面破损、表面裂纹、较深破损还是贯穿性裂纹，而非总为“较小破损”），从而帮助二次注浆更好控制注浆量和注浆压力；其次，二次注浆对于破损较大管片在压力表确实状态下，只可采取注浆量保守，多次注浆的方式进行。5.6.6.端头加固效果10#竖井大、小里程方向洞门注浆量分别为10.68m3和16.08m3，大里程方向进行二次端头加固，在二次注浆量少的情况下止水效果较好，小里程方向洞门注浆量是大里程方向1.5倍，且在多次补浆后依旧有洞门渗水，可见端头加固的质量之重要性。5.7人工、材料、机械、成本分析5.7.1人工效率1.堵漏平均每环注浆时间1.5小时/环，正常情况下一个班可完成至少2处堵漏，影响注浆效率最关键的因素在于人员积极性。2.渗漏点位集中、电工接电集中可明显提高注浆效率，8月11日为注浆效率最高一日，当日注浆量为11.2m3，其中单液浆7.04m3，双液浆4.16m3，共计注浆6环管片，渗漏点位4处（247、300、302、510、511、512、522环）。3.注浆过程中单班工作人员最少5人（含质检员），最多8人，人员较少时质检员与其一同干活不影响工作效率，人多时部分人员工作涣散并影响他人，间接影响注浆效率。4电工能够按时接电为影响注浆效率的另一因素，若上班期间恰好遇到更换电瓶车电瓶，只得等待其完成电瓶充电后方可进洞接电注浆。5.7.2材料使用分析1.某日注浆中拌制水泥浆出现分层、沉淀的现象，采用从下部注水和长时间搅拌后依旧无法使其搅拌均匀，推究其原因可能为倾倒水泥时倾倒过猛导致水泥整体沉底最后造成分层现象，因此倾倒水泥过程中一定要控制倾倒力度。2.雨天搬运水泥，应及时在水泥上方盖好彩条布，避免水泥淋雨变质。3.由于盛放水玻璃的搅拌桶置于走道板下方倾斜放置，因此拌制水玻璃时配合比存在一定偏差。5.7.3机械使用分析1.从实际注浆情况看，注浆机两注浆管流量和注浆压力不等大，部分双液浆A液、B液混合液满足1:1设计要求，因此首次注双液浆后发现浆液配合比水泥浆用量大于水玻璃用量应及时调换注浆机抽浆管。2.由于二次注浆机故障，某日注浆过程中多次出现隧道内小电跳闸现象，导致多次注浆在中途暂停并发生堵管现象，因此提高注浆机稳定的工作状态也是提高注浆效率的重要手段。3.某日中板水泵停止工作导致，施工用水突然停供，浆液拌制被迫停止，人员前往中板重新开启水泵，耽误时间近20分钟以上。4.某日机械搅拌桶故障，只得使用人工搅拌桶（V=0.147m3）进行搅拌，单次倒入水泥2袋（100kg），进行多次拌制浆液、开关注浆机、开关注浆头、洗管等，注浆效率大大降低。5.注浆过程中应做好电路防水，电锤用完之后应拔下插头，并放置到干燥的地方；其次注双液浆过程中需要前后交接水管，水管一直处于开启状态，交接过程中有淋湿电箱的现象，若发生漏电后果不堪设想。6.进行注双液浆过程中，A液与B液流量并不一致，在很多情况下甚至是水泥浆的流量大于水玻璃的流量，因此造成A液、B液配合比不满足1:1，其原因推测可能为注浆管路畅通不同或两个管的泵击压力不同造成，故在可在注浆过程中调换两支注浆管再查看效果。5.7.4成本分析1.此次二次注浆材料总成本为885450元（不含用电费用），人工总成本为54000元（注浆人员6人一个班，两班12人，每人工资4500元/月），人工材料成本达到合计939450, 从8月1日截止9月7日共计38天，每天成本超过25000元，得出结论在隧道成型后对隧道进行防水堵漏在人工和成本上消耗巨大。 2.主材使用上水泥的使用和水玻璃的使用基本没有浪费的情况出现，但是在施工用水的使用上每个班都存在较大的浪费，具体体现在接通管路后注浆人员为图个人省事开启水路后便从不关闭，直至当环注浆结束拆除管路才关闭用水开关。 图5-2 渗水得到有效封堵 图5-3 管片破损处经多次注浆六、存在不足6.1水泥浆搅拌不均注浆作业中，搅拌水泥浆出现搅拌不均现象分层现象，其原因可能为倾倒水泥时倾倒过猛导致水泥整体沉底最后造成分层现象。6.2B液配合比未完全满足2:1注双液浆过程中需不断加入水玻璃和水，实际操作中均为人工控制其加入流量，无法保证B液配合比2:1。6.3双液浆配合比未达到1:1A液、B液有注浆机泵送混合，但根据实际消耗A液泵送量往往大于B液泵送量，导致双液浆配合比未达到1:1。6.4注浆压力缺失注浆机上压力表始终处于缺失状态，作业全过程无科学指标反馈注浆程度。6.5封孔不及时达到堵漏效果后未及时封孔，导致部分注浆孔渗漏并造成已取得堵漏效果渗漏处再次渗水。图5-4 注浆孔未及时封孔6.6注浆孔破坏打孔作业人员操作失误使用冲击钻将注