盾构隧道同步注浆配比管控施工工艺

盾构隧道同步注浆配比管控施工工艺我干盾构施工快十来年了，见过太多因为同步注浆配比不上心出的质量问题，很多同行觉得同步注浆就是填一填盾尾的空隙，配比差不多就行，没必要抠那么细。可实际干下来你就会发现，盾构隧道施工期的沉降控制、管片稳定，还有运营后的防渗漏、抗变形，全靠同步注浆打底，而配比管控就是整个同步注浆工艺的核心，差一点都可能出大问题。接下来我就结合这么多年的现场经验，把完整的配比管控施工工艺梳理清楚，都是实打实摸出来的经验，供同行们参考。1同步注浆配比管控的核心作用与管控必要性1.1工艺基本概念同步注浆就是盾构掘进过程中，跟着刀盘开挖的进度，同步往盾尾和土体之间的空隙注入配比好的浆液，把空隙填满，以此来防止周边土体变形沉降，稳定刚拼装好的管片，减少后期渗漏水风险。而同步注浆配比管控，不是说只定一个配比就完事，是从原材料进场、配合比设计，到施工过程拌制，全程管控各个原材料的用量比例，保证浆液的凝结时间、强度、和易性等各项性能完全符合当前施工工况的要求，是一个动态管控的全过程，不是一成不变的固定流程。1.2管控不到位的常见危害我见过太多因为配比管控松散出的问题，说出来都是教训：要是浆液配得太稀，凝结后收缩量大，空隙填不满，很容易造成地面沉降超标，要是周边有管线或者建构筑物，那就是天大的麻烦，轻则加固花几十万，重则要停工整改；要是配得太干，注浆泵打不进去，动不动就堵管，一堵就是三四个小时，耽误掘进进度不说，清管的时候人人一身泥，费工又费力；要是凝结时间控制不对，初凝太快，注浆还没注完就凝在管里，直接堵管报废，初凝太慢，浆液还没凝固就被地下水冲散，或者管片承受盾构推力的时候撑不住，很容易出现错台、开裂，后期运营的时候渗漏水不断，交付了还要回来维修，名声也受影响。所以说，配比管控看起来是小事，实际上是决定盾构隧道质量的核心环节，一点都马虎不得。讲完了配比管控的必要性，接下来我们按照施工流程，从前期准备到过程管控再到后期验证，一步步说清楚每个环节该怎么管。2施工准备阶段的配比预控管理前期准备是管控的基础，基础没打好，后面再怎么调都白搭。2.1原材料进场质量管控同步注浆的原材料就那几样，但每一样都要卡好质量，不能随便进场就用。首先是水泥，我们一般用普通硅酸盐水泥，进场必须查合格证，还要抽样做安定性和强度试验，我之前就遇到过一批水泥安定性不合格，幸好进场检验查出来了，要是直接注进去，后期浆液开裂，那就是没法补救的终身质量问题。然后是粉煤灰，粉煤灰不仅能省水泥，还能改善浆液和易性、降低收缩，我们一般用一级或者二级粉煤灰，千万别图便宜买不合格的，含碳量高的粉煤灰需水量大，怎么调浆液都稀，还容易结块堵管，我之前贪便宜用过一次，结果那段时间每天堵个两三次，换了合格粉煤灰之后马上就好，算下来反而多花了钱。再就是细砂，要用干净的中粗砂，含泥量绝对不能超过5%，含泥太高不仅降强度，还会增加收缩率，细度模数控制在2.3到3.0之间就合适，太粗了浆液容易沉淀堵管，太细了收缩大，沉降控制不住。还有膨润土，膨润土是保水增稠的关键，一定要测膨胀倍数，膨胀倍数不够的保水性差，浆液容易泌水沉淀，之前买过一批便宜膨润土，膨胀度差一半，结果每班都堵管，真的不能省这个钱。最后是外加剂，早强剂、减水剂、缓凝剂这些，一定要和项目用的水泥做适配试验，不同品牌的水泥和外加剂适配性差很多，不做试验直接用，很容易出现刚拌好就凝固或者放一天都不凝的离谱情况，这个真的是血泪教训。2.2配合比的室内试验与现场适配每个项目的地质、地下水情况都不一样，绝对不能直接抄别的项目的配比，一定要自己做试配。首先要根据项目的工况定性能要求，比如下穿居民区的就要求早期强度高、凝结快，高水压段就要求抗水分散，然后做多组不同配比的试验，依次测初凝终凝时间、稠度、抗压强度、收缩率、抗渗等级，选出来符合要求的配比，再拿到现场拌和站试拌，看看现场拌出来的性能和室内试验是不是一致，毕竟室内试验的拌和条件和现场不一样，试拌没问题了才能定最终的施工配合比。2.3拌和计量设备的标定核查浆液配得准不准，全靠计量设备，所以开工之前一定要把拌和站的所有电子秤送到专业机构标定，拿到标定证书才能开工，施工过程中每个月也要复核一次精度，每天开工前，操作人员必须检查设备有没有归零，误差是不是在允许范围内，要是计量差个几十公斤，那整个配比就完全不对了，这个环节绝对不能省，很多人觉得差不多就行，最后出问题就出在这里。前期准备工作做足了，不代表就万事大吉，现场工况千变万化，不可能一个配比用到头，施工过程的动态管控才是配比管控的核心。3施工过程中的动态配比管控3.1不同掘进工况下的配比动态调整3.1.1普通地层正常掘进普通地段直线正常掘进，用之前定好的标准配比就可以，一般控制初凝在4到6小时，终凝在8到12小时，28天强度满足设计要求就行，这个时候不要随便调整配比，保持稳定就是最好的。3.1.2小半径曲线段与纠偏掘进小半径曲线掘进的时候，盾构一直在持续纠偏，对管片的侧向推力很大，如果浆液早期强度上不来，管片很容易被推力顶得移位，造成错台超标。我们一般会适当调整配比，稍微增加一点水泥用量，提高早期强度，同时适当提高浆液稠度，改善和易性，保证注浆饱满。我之前在一个三百米半径的曲线段施工，一开始用标准配比，结果出了三块错台超过五厘米的，不符合要求，后来把初凝从五小时调到三小时，早期强度提高了一倍，调整之后就再也没出过超标的错台，效果特别明显。3.1.3下穿建构筑物与重要管线段这种地段对沉降控制要求特别严，一般允许沉降都只有几毫米，所以配比一定要往早强、快凝方向调整，我们通常会减少粉煤灰用量，增加水泥和膨润土的用量，适当掺加早强剂，把初凝控制在3小时以内，让浆液尽快凝固撑住土体，把沉降控制在允许范围内。我之前参与过下穿城市主干道，旁边就是既有运营地铁，我们调整完配比之后，最终最大沉降才2毫米，完全符合要求，各方都满意。3.1.4高水压富水地层这种地段最容易出现的问题就是浆液被地下水冲散，注进去的浆液都被冲走了，空隙填不满，沉降一直涨。所以一定要在配比里加入抗分散剂，提高浆液的抗水冲刷能力，同时适当提高浆液稠度，减少浆液流动性，避免被水稀释。我们之前在一个跨江隧道项目，一开始没加抗分散剂，注完浆之后沉降一直涨，补了三次注浆都不管用，最后调整配比加了抗分散剂，之后沉降很快就稳定了，这个教训我到现在都记得特别清楚。3.2日常施工中的细节管控3.2.1拌和时间管控很多工人为了赶进度，拌和时间不够，原材料还没拌匀就放料注浆，这个特别容易出问题，尤其是膨润土，没有足够的拌和时间根本打不开，结块的膨润土特别容易堵注浆管。我们要求拌和时间一般不低于3分钟，最少不能少于2分钟，就算赶进度也不能省这个时间。我刚上班的时候跟着师傅干，就见过工人搅了一分半就放料，结果一百多米的注浆管全堵了，盾构停了三个多小时，清管清得人人一身泥，本来想省时间，结果耽误了更多时间，从那以后我就记住了，拌和时间一分钟都不能少。3.2.2浆液性能日常抽检每班最少要测两次稠度，随时观察浆液的和易性，有没有泌水沉淀，如果稠度不对，马上查原因，是加水量多了还是原材料变了，及时调整，绝对不能带着问题注浆。3.2.3原材料含水率动态调整这个是很多新手最容易忽略的细节，却是最容易出问题的地方。我师傅刚带我的时候就说，砂的含水率随天气变，晴天干燥的时候可能只有百分之二三，下雨天就能到百分之十以上，如果还是按原配比加水量，那浆液肯定稀得不行，配比直接就错了。所以我们要求每天上下午各测一次砂的含水率，下雨的时候每两个小时测一次，根据含水率减掉砂里面带的水分，调整总的加水量，就这一点，能解决好多莫名其妙的沉降问题。3.3配比偏差的应急处置现场干活，人难免出错，比如少加了一袋水泥，或者多加了水，这个时候千万不能抱侥幸心理，觉得凑合用算了。我见过一个项目，工人配错了，水泥少加了一半，怕被骂就偷偷注进去了，结果那个位置半年之后沉降了十多厘米，把路面都弄裂了，最后花了几百万加固，还被业主处罚，真的是因小失大。所以错了就是错了，废掉一盘料才值几个钱，比起后期的风险，这点损失根本不算什么，不合格的浆液直接废弃就对了。注完浆也不代表管控结束了，我们还要验证效果，不断优化配比，让后续施工更顺。4注浆后的效果验证与配比持续优化4.1现场施工效果验证注完一段之后，我们首先要结合监测数据看，地面沉降、管片位移是不是符合设计要求，有条件的还可以用地质雷达扫描盾尾背后，看看有没有填充不满的空隙，如果有异常，马上复盘配比是不是符合当前地质，及时找问题。4.2数据积累总结我们每天都会把当天的地质情况、用的配比参数、注浆压力、最终的沉降数据都记下来，每隔半个月整理一次，慢慢就能总结出规律，比如哪一类地质用哪一种配比效果最好，后面施工直接用，越来越顺手，很少出问题。4.3常见问题的配比优化现场遇到问题，我们一般先从配比调：如果堵管频繁，一般就是浆液太干或者和易性不好，适当增加一点膨润土和减水剂的用量，提高和易性就能解决；如果沉降一直偏大，收缩大，一般就是浆液太稀或者水泥用量太多，适当增加砂和粉煤灰的用量，减少游离水，就能降低收缩；如果浆液泌水多，就是膨润土加少了，适当增加一点膨润土用量，保水性上去了就好了，这些都是现场摸出来的经验，特别实用。结束语总的来说，盾构隧道同步注浆配比管控，说难不难，说简单也不简单，它不是什么高深的高科技，就是需要我们从原材料