T-CECS 1049-2022 隧道衬砌拱顶带模注浆材料应用技术规程

T/CECS1049—2022中国工程建设标准化协会标准隧道衬砌拱顶带模注浆材料Technicalspecificationforapplicationofgroutingmaterialwithformworkontunnelliningvault中国工程建设标准化协会标准隧道衬砌拱顶带模注浆材料应用技术规程TechnicalspecificationforapplicationofgroutingmaterialwithformworkontunnelliningvaultT/CECS1049—2022主编单位：中国建筑科学研究院有限公司批准单位：中国工程建设标准化协会 (1) 3基本规定 4材料 4.1材料性能 4.2试验方法 4.3材料检验 5.1一般规定 5.2材料进场 6质量检验 (10) (10) (10)附录A结合强度比试验 (11)用词说明 (15)引用标准名录 (16) (17)1Generalprovisions 2Terms (2)3Basicrequirements (3)4Material (4)4.1Propertiesofgroutingmaterial (4)4.2Testmethodsofgroutingmaterial (5)4.3Materialinspection (5)5Construction (7)5.1Generalrequirements (7)5.2Approachofgroutingmaterial (7)5.3Mixing (7)5.4Grouting (8)6Qualityinspection 6.1Qualityinspectionofgroutingmaterial 6.2Qualityinspectionofgrouting AppendixATestmethodforbondstrengthratio Explanationofwording Listofquotedstandards Addition:Explanationofprovisions (17)1.0.1为规范注浆材料在隧道衬砌拱顶带模注浆中的应用，保证工程质量，制定本规程。1.0.2本规程适用于隧道衬砌工程拱顶带模注浆材料的性能要求、施工及质量检验。1.0.3隧道衬砌拱顶带模注浆材料的应用除应符合本规程规定外，尚应符合国家现行有关标准和现行中国工程建设标准化协会有关标准的规定。2.0.1拱顶带模注浆groutingwithformworkontunnellin-ingvault衬砌混凝土浇筑结束后、混凝土初凝前，通过衬砌台车模板在拱顶预埋的注浆管，对隧道衬砌背后的脱空区进行注浆的施工工2.0.2注浆材料groutingmaterial用于拱顶带模注浆施工中，由水泥、矿物掺合料、细骨料、外加剂等组分按一定比例均匀混合而成，加水搅拌后具有良好的流动性、可泵性和不泌水等特性，硬化后具有微膨胀性且与衬砌混凝土具有良好结合性能的材料。2.0.3结合强度比bondstrengthratio注浆材料和混凝土结合体抗折强度与基准混凝土抗折强度的3.0.1注浆材料应采用预混好的干粉料，搅拌制浆应采用现场加水方式。3.0.2注浆设备宜采用制浆注浆一体机。3.0.3注浆材料水料比不应大于0.2。4.1.1注浆材料的浆体性能和硬化后的性能应满足地质条件以及工程设计要求和施工要求。4.1.2注浆材料匀质性应符合表4.1.2的规定。含水率(%)细度(1.18mm筛余%)4.1.3注浆材料浆体性能应符合表4.1.3的规定。项目技术要求表观密度(kg/m³)流动度(mm)初始30min泌水率(%)0分层度(mm)竖向膨胀率(%)24h与3h之差0～0.5水溶性氯离子含量(%)≤0.06抗压强度(MPa)28d抗折强度(MPa)28d结合强度比(%)28d4.2.1试验室温度应控制在20℃±2℃,相对湿度大于50%。4.2.2试验用注浆材料中浆体的搅拌、成型、养护应符合现行国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448的有关规定。4.2.3水溶性氯离子含量制样应符合行业标准《混凝土中氯离子含量检测技术规程》JGJ/T322—2013中混凝土拌和物中氯离子含量检测的规定，并按JGJ/T322—2013附录A的规定进行检测。4.2.4表观密度试验方法应符合现行行业标准《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70的有关规定。4.2.5分层度试验方法应参照现行行业标准《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70的有关规定进行，分层度的精度应为1mm。4.2.6泌水率试验方法应符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080的有关规定。4.2.7流动度、塑性膨胀率试验方法应符合现行国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448的规定。4.2.8抗压强度、抗折强度试验方法应符合现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671的规定。4.2.9结合强度比试验方法应符合本规程附录A的规定。4.3.1注浆材料检验分为出厂检验和型式检验。4.3.2注浆材料出厂检验应包括初始流动度及30min流动度、泌水率、分层度、竖向膨胀率和1d强度值及3d强度值。当用户需要时，生产厂家应在注浆材料产品发出之日起32d内补发28d强度值。4.3.3注浆材料有下列情况之一时，应进行型式检验：1新产品投产时；2原材料产源或生产工艺发生变化时；3正常生产时，每年进行一次；4停产6个月以上恢复生产时；5出厂检验结果和上次型式检验结果有较大差异时。4.3.4注浆材料型式检验项目为本规程第4.1节列出的所有性能，注浆材料性能应符合本规程第4.1节的所有规定。4.3.5注浆材料每200t为一个检验批，不足200t时应按一个检验批计。4.3.6注浆材料取样方法应符合现行国家标准《水泥取样方法》GB/T12573的有关规定，取样总量不宜少于30kg。4.3.7注浆材料样品应混合均匀，并应采用四分法，将每一检验批取样量缩减至试验所需量的2.5倍。4.3.8注浆材料每一检验批取得的试样应充分混合均匀，并分为两等份，其中一等份应按本节规定的项目进行检验，另一份应密封保存至有效期，以备仲裁检验。5.1.1注浆施工前，应制订注浆施工技术方案，并应采取减少注浆施工对周围环境影响的措施。5.1.2制浆注浆一体机应同时具备浆料搅拌、储浆及注浆功能，且宜配备自动计量系统。5.1.3制浆注浆一体机搅拌容积不宜小于200L,储浆桶容量不宜小于300L,并应具有搅拌功能，保证浆体存储过程的匀质性。5.1.4制浆、注浆过程中不应随意加水。5.1.5注浆宜在衬砌混凝土浇筑完成后2h内进行，且应在混凝土初凝前完成。5.2.1注浆材料进场后应进行复验，合格后方可用于施工。5.2.2注浆材料进场时应查验出厂检验报告、型式检验报告、使用说明书等质量证明文件。5.2.3注浆材料进场复验项目应包括：初始流动度及30min流动度、泌水率、分层度、竖向膨胀率和1d抗压强度及3d抗压强度；进场复验指标应符合本规程第4.1节的有关规定。5.2.4同一生产单位的进场注浆材料，每200t为一个检验批，不足200t时应按一个检验批计。5.3.1注浆材料浆体应按产品规定的水料比加水拌制，搅拌时间不宜少于3min。5.3.2制浆设备搅拌速率不应低于50r/min。5.3.3注浆材料浆体搅拌均匀后应打开制浆桶卸料阀门，使浆体快速流至储浆桶，然后关闭制浆桶卸料阀门，并及时进行注浆。5.3.4储浆桶应具有搅拌功能，注浆过程中，储浆桶应同时对储存的浆体进行搅拌，确保浆体的匀质性。5.4.1注浆施工宜采用螺杆式注浆设备，并应具有足够的注浆压力；泵管、压力表等注浆配件应满足注浆施工要求。5.4.2注浆前应在衬砌台车顶模上均匀布设注浆孔，必要时应增设注浆排气孔，注浆孔和注浆排气孔的孔径宜为4cm;预埋注浆管距拱顶宜为3cm～5cm。5.4.3注浆孔的数量应根据衬砌台车长度合理设置，9m以下的衬砌台车注浆孔数量不应少于3个，9m以上的衬砌台车注浆孔数量不应少于4个。5.4.4注浆前应检查泵管、预埋注浆管是否通畅。5.4.5正式注浆前应进行试注浆，试注浆顺利后方可正式注浆。5.4.6预埋注浆管通体宜为水泥基材质，强度应满足注浆压力要求，并应与混凝土基体具有较好的黏结性能。5.4.7注浆管的技术要求及检测方法应符合表5.4.7的规定。5.4.8注浆时应采用依次注浆的方式，并宜采用数显式压力表，注浆机压力表量程应为10MPa,精度不应低于0.2MPa;注浆阀下部压力表量程应为4MPa,精度不应低于0.1MPa。5.4.9在注浆过程中，应观察衬砌台车压力表和端模出浆情况，并按如下要求控制注浆：1每一个注浆孔均应注浆，注浆前应确保注浆端模圆弧最高点封闭严密，不漏浆；2注浆孔注浆时，应按顺序依次进行，未注浆的注浆孔流出与制浆机储料桶中浆体具有相同密度的浆体且注浆阀下部压力表达到1.0MPa时，应转至下一个注浆孔注浆，同时封闭该孔；3全部注浆孔注浆完毕且端模最高处出浆浆体密度与制浆桶中一致时，结束注浆。5.4.10注浆结束更换和拆卸注浆连接件时应及时封堵预埋注浆管，并应保证预埋注浆管内浆体饱满，防止漏浆。5.4.11每次注浆应记录注浆总量、注浆开始时间和结束时间，并应留样检测。5.4.12注浆结束或注浆停留时间过长时，应对制浆、储浆、注浆设备及管道进行清空、清洗。5.4.13拱顶经地质雷达检测或敲击检测合格后，注浆管外露部位应使用角磨机切割并打磨平整。6.1浆体质量检验6.1.1注浆施工时，应在储浆罐内进行取样，取样应在浆体完全注入储浆罐后的30min内完成。6.1.2浆体质量检验项目包括：表观密度、初始流动度、30min流动度及流动度经时损失、泌水率、分层度、强度。6.1.3浆体质量检验应以200t为一个检验批，不足200t时应按一个检验批计。6.1.4浆体质量应符合本规程第4.1.3条的有关规定。6.2注浆质量检验6.2.1注浆施工结束后，对于注浆量不足和注浆效果未达到预期的作业面，应进行二次注浆。6.2.2注浆施工结束3d后，宜采用地质雷达检测等方法对注浆填充密实情况进行检测，必要时进行钻芯验证。6.2.3注浆效果检验应符合现行行业标准《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417和《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》JTGF80/1的有关规定。附录A结合强度比试验A.0.1本试验适用于注浆材料结合性能及结合强度比的测试，试验室温度应控制在20℃±2℃,相对湿度大于50%。A.0.2试验用仪器设备应符合下列规定：1混凝土强制式搅拌机应符合现行行业标准《混凝土试验用搅拌机》JG244的有关规定；2立式砂浆搅拌机应符合现行行业标准《试验用砂浆搅拌机》JG/T3033的有关规定；3试模尺寸应为400mm×100mm×100mm,试模材质应符合现行行业标准《混凝土试模》JG237的有关规定，试模应拼接牢固，振捣时不应变形。A.0.3试验步骤应符合下列规定：1基准混凝土的配合比设计应符合以下规定：1)水泥用量：受检混凝土水泥用量为390kg/m3;2)砂率：43%～47%。3)用水量：170kg/m3~175kg/m3,包括液体外加剂、砂石材料中所含的水量；4)减水剂用量：使得混凝土初期坍落度为210mm±10mm的减水剂用量。基准混凝土应采用符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175规定的P.O42.5水泥，应采用符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076规定的砂、石和拌和用水，应采用符合现行行业标准《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223规定的标准型聚羧酸系高性能减水剂。2应采用公称直径为5.00mm的方孔筛筛除基准混凝土拌合物中粗骨料获得砂浆，具体操作应符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080中混凝土凝结时间试验用砂浆的制作规定。3预先制作6个边长分别为(80mm±1mm)×40mm×40mm砂浆棱柱体，将6个砂浆棱柱体放入两个160mm×40mm×40mm的试模的一端，之后在试模的另一端浇筑基准混凝土筛出的砂浆(图A.0.3-1)。浇筑时试模内表面不应涂刷脱模剂或脱模油脂类材料，充分振实后应将成型试块放入养护室放置2h,养护过程中应在试块表面覆盖塑料薄膜。1—去粗骨料基准混凝土浆体；2—结合体试块浇筑界面；4养护2h时应立即揭开塑料薄膜，取出预制的砂浆棱柱体，将注浆材料浆体缓慢浇满试模，之后刮平试块，应放入标准养护室养护24h脱模，脱模后应继续标准养护至28d龄期，拆模后的结合体试块如图A.0.3-2所示。1—去粗骨料基准混凝土；2—注浆材料5结合体试块抗折强度试验符合现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671的有关规定，试块抗折后记录带模注浆材料与基准混凝土砂浆的结合面破坏情况。当发生抗折破坏的断面位于两种材料结合界面的试块的比例不大于2/3时，进行下一步试验，否则为不符合要求。6按本条第1款要求配制基准混凝土。7应在试模中由下至上浇灌厚度为50mm±5mm的基准混凝土作为结合体待成型试块并充分振实。浇筑时混凝土试模内表面不应涂刷脱模剂或脱模油脂类材料，应将结合体待成型试块放入养护室放置2h,养护过程中应在试块表面覆盖塑料薄膜。应同时成型装满模具的基准混凝土试块，基准混凝土试块应放入标准养护室养护24h脱模。基准结合体试块及基准混凝土试块每组均应成型6块。8养护2h后应立即揭开塑料薄膜，将新拌的注浆材料缓慢浇筑至待成型试块的混凝土表面，浇筑满试模后应刮除多余注浆材料，放入标准养护室养护24h脱模。浇筑前混凝土表面不应做任何处理。注浆材料水料比及搅拌时间应符合产品使用说明的规定。9结合体试块及基准混凝土试块脱模后应移入标准养护室养护27d后测试28d抗折强度。10抗折强度试验应符合现行国家标准《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T50081的规定。结合试块抗折试验时，应保持基准混凝土面朝下，注浆材料面朝上，结合强度比结合体试块如图A.0.3-3所示。1—带模注浆材料浆体；2—基准混凝土A.0.4结合强度比应按下式计算：(A.0.4)式中：B,——结合强度比(%),精确至10%;P₀——注浆材料与混凝土结合体试块的抗折强度(MPa);P1——基准混凝土的抗折强度(MPa)。为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：1表示很严格，非这样做不可的：2表示严格，在正常情况下均应这样做的：3表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：4表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。引用标准名录本规程引用下列标准。其中，注日期的，仅对该日期对应的版本适用本规程；不注日期的，其最新版适用于本规程。《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T50081《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448《通用硅酸盐水泥》GB175《混凝土外加剂》GB8076《水泥取样方法》GB/T12573《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70《混凝土中氯离子含量检测技术规程》JGJ/T322—2013《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》JTGF80/1《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223《混凝土试模》JG237《混凝土试验用搅拌机》JG244《试验用砂浆搅拌机》JG/T3033《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417中国工程建设标准化协会标准隧道衬砌拱顶带模注浆材料应用技术规程T/CECS1049—2022条文说明本规程制定过程中，编制组进行了广泛而深入的调查研究，总结了我国目前隧道建设中带模注浆材料应用技术的实践经验，同时参考了国外先进技术法规、标准，通过试验取得了隧道拱顶带模注浆材料应用技术关键参数。本规程遵循科学实用、技术先进、与现有标准保持统一协调的编制原则，在总结近年来我国隧道衬砌拱顶带模注浆材料的相关研究工作、试验验证和调研的基础上编制而成。在编制过程中，编制组开展了各类专项研究，进行了广泛的调查分析，与相关的标准进行了协调，对主要问题进行了反复论证。本规程开创性地提出结合强度比和结合性能试验方法，旨在对带模注浆材料与衬砌混凝土的结合情况进行规范，以解决因两者结合差导致的带模注浆材料脱落等问题。本规程的相关指标是否切实适用于工程现场实际环境尚待进一步验证，适当时可在今后的修订中调整相关内容。为便于广大技术和管理人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，《隧道衬砌拱顶带模注浆材料应用技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项等进行了说明。本条文说明不具备与标准正文及附录同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。 (23) (24)3基本规定 (25)4材料 (26)4.1材料性能 (26)4.2试验方法 (27) (28)5.1一般规定 (28) (28)6质量检验 (30) (30)1.0.1隧道衬砌拱顶带模注浆材料的性能及注浆施工质量直接影响着隧道衬砌工程的质量与安全，国内隧道衬砌拱顶带模注浆已有一定的研究与工程应用基础并取得了一定的工程应用成果。较早的衬砌注浆工程应用主要参照现行国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448,但该标准规定的注浆施工工艺与隧道衬砌注浆施工有较大的差别，浆体性能指标也不尽相同，采用现行国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448很难较好地指导及规范隧道衬砌带模注浆材料的产品质量及工程应用质量。因此，为规范及提升隧道衬砌拱顶带模注浆材料的产品质量及工程应用，特制定本规程。1.0.2本规程用于指导隧道衬砌工程拱顶带模注浆材料的原材料选择、性能要求、施工及质量检验等。隧道衬砌工程拱顶带模注浆以公路及铁路隧道工程最为常见，其他类似采用带模注浆工程的工艺也可参考使用。2.0.1带模注浆工艺与传统注浆工艺不同，是在衬砌混凝土浇筑结束之后、混凝土初凝之前通过衬砌台车纵向中心线位置预埋的注浆管进行及时注浆的施工工艺，带模注浆工艺一般在混凝土浇筑后2h内即可完成注浆，确保了注浆料与混凝土之间的黏结，避免了传统注浆工艺(混凝土浇筑24h后注浆)常见的黏结差、易脱空等问题。2.0.2注浆材料具有良好的流动性、和易性、可泵性和微膨胀性能，能通过注浆泵注入到隧道衬砌与防水板间的脱空区，且硬化后与衬砌混凝土结合紧密。2.0.3结合强度比采用注浆材料和混凝土结合体抗折强度与基准混凝土抗折强度的比值来表征，比值越高，注浆材料与混凝土的结合越好。3.0.1注浆材料采用预混好的干粉料，并采用现场加水的方式搅拌制浆。使用预混好的干粉料可以做到随拌随用，保证了带模注浆工艺的时效性，确保注浆材料可以用最短的时间，在混凝土初凝前浇筑到未填充饱满的混凝土空隙中。3.0.3调研发现，拱顶带模注浆工程现场用注浆材料的水料比均不大于0.2,此时注浆材料的浆体性能均满足注浆施工及注浆质量检验要求。4.1.1实际注浆施工过程中，遇到较为复杂的地质条件时，为确保施工质量，可能需要带模注浆材料具有更好的流动度、更快的强度增长速度等，此时带模注浆材料性能除满足本规程要求外，尚需满足设计或施工方提出的其他相关性能要求。4.1.2注浆材料骨料颗粒粒径越大，搅拌后浆体越容易出现离析、分层问题。试验发现，带模注浆材料1.18mm筛余不大于15%时，浆体离析、分层问题能够得到明显改善，因此提出带模注浆材料1.18mm筛余不大于15%的要求。4.1.3注浆材料的流动度指标是表征注浆材料浆体可施工性能的关键指标，合理的流动度指标可保证浆体在不发生离析或泌水的前提下，使浆体能在合理的注浆压力下均匀、顺利地完成注浆施工，并能达到填充密实的目的。经调研及系统的试验验证确定，带模注浆材料分别在流动度为340mm～400mm时具有良好的工作性能，带模注浆材料一般在30min内即可完成注浆施工，带模注浆材料流动度不小于330mm时仍具有较好的可压注性能。如出现施工工序接驳不好等原因导致的带模注浆材料浆体停留时间超过30min的情况，再次注浆前应对注浆材料流动度进行测试，注浆材料流动度小于330mm时，应充分验证注浆施工的可行性，避免因流动度过小引起堵管等施工问题。注浆材料的分层度、泌水率是表征浆体稳定性的关键指标，浆体分层度越大、泌水率越高，越容易出现砂粒下沉、砂与浆体分离等情况，容易出现堵泵问题。合理的竖向膨胀率可保证带模注浆材料与既有的混凝土之间产生良好的结合，避免因膨胀不足导致·26·填充不密实的问题，同时需要避免因膨胀过大导致胀裂、脱粘等问题。因此，对水泥基单液同步注浆材料泌水率、分层度、竖向膨胀率提出要求。工程应用调研及试验验证结果表明，注浆材料浆体泌水率、分层度、竖向膨胀率等指标应满足本条的要求。调研发现，注浆结束后18h～24h即可拆模，并进行下一板混凝土施工，因此注浆材料应当具有一定的早期强度，故提出1d强度指标及3d强度指标要求。结合强度比是表征注浆材料与既有混凝土结合情况的优劣提出的表征指标，注浆材料与衬砌混凝土之间应该具有良好的结合性和整体性，可在密实填充混凝土脱空区的基础上，与既有混凝土形成一个整体，进而对板与板之间的环向施工缝和冷缝具有较好的结合力，以改善整体性能。工程应用调研及试验验证结果表明，注浆材料硬化浆体的强度、结合强度比应满足本条的要求。4.2.9结合强度比的试验方法是在大量验证试验的基础上提出的，考虑到现场浇筑完成后注浆材料及混凝土的受荷形式主要为径向荷载，因此，更宜采用上下浇筑的结合体成型方式。考虑到现场带模注浆施工多在混凝土浇筑完成后2h内进行，同时，从确保注浆材料与基准混凝土良好黏结性能方面考虑，为更好地模拟带模注浆材料与基准混凝土之间的黏结状况，提出基准混凝土浇筑完毕至注浆材料的浇筑时间不宜超过2h的规定。5.1.1注浆施工之前，需制订科学合理的注浆施工技术方案，并