同步注浆作业指导书直径线.docx
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同步注浆作业指导书直径线.docx
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同步注浆作业指导书直径线
1.编制依据
1.1《地下铁道设计规范》
1.2《地下铁道工程施工及验收规范》
1.3《地下防水工程质量验收规范》
1.4本工程投标文件
2.编制目的
2.1规范注浆操作程序,指导同步注浆现场施工;
2.2确保注浆质量,控制地表沉降,提高隧道防水能力。
2.3确保注浆体的固结强度,使衬砌管片获得早期稳定性;防止管片发生位移变形;
2.4确保注浆系统的安全施工;
3.适用范围
北京铁路地下直径线工程盾构掘进隧道管片背后同步注浆施工。
4.部门职责
4.1工程部:
①试验室负责提供水泥砂浆配比;
②现场值班技术员负责根据不同地层选择相应的浆液配比(并书面通知搅拌站),控制注浆压力和注浆量,并进行注浆操作原始记录的收集;
③总工程师、工程部长、值班技术员根据注浆情况,不断分析、优化注浆参数,提高同步注浆效果。
4.2设物部:
①负责注浆材料的储备,保证注浆材料的质量和数量。
②负责对搅拌站、浆液运输设备和注浆设备的维修和保养;
③负责制浆、注浆设备操作人员的培训;
4.3作业班组:
①必须严格按照值班技术员通知的浆液配比拌制水泥砂浆;
②负责废浆处理及搅拌站周围的文明施工;
③严格按照值班技术员提供的注浆压力和注浆量进行注浆操作,并认真、如实地记录注浆参数(包括注浆位置,开始、暂停、结束时间,注浆压力,注浆量),在下班前将记录表交给值班技术员;
④若发生注浆管堵塞情况,掘进班负责及时清理,避免浆液在管道内凝固;
⑤交接班前,注浆司机将注浆情况及注浆设备情况向下一班了解清楚。
5.同步注浆作业概述
盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透,是导致地表、建筑物以及管线沉降的重要原因。
为了减少和防止沉降,在盾构掘进过程中,要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入浆液材料充填盾尾环形空隙。
同步注浆与盾构掘进同时进行,采用盾构机自带的三台双活塞注浆泵在盾尾分六路同时注浆。
在盾构机向前推进,盾尾空隙形成的同时进行注浆作业,浆液在盾尾空隙形成的同时将其填充密实,从而达到控制地层变形、稳定管片结构、控制盾构掘进方向,加强隧道结构自防水能力的目的。
同步注浆原理见图5-1:
图5-1同步注浆原理示意图
6.同步注浆准备工作
6.1人员、机械配置
表6-1每作业班同步注浆施工人员配备表
序号
岗位
人数(名)
备注
1
班长
1
掘进班班长兼任
2
土木技术员
1
盾构土木值班技术员兼任
3
设备维保工程师
1
4
搅拌站
5
5
电瓶车司机
2
6
电瓶车信号工
2
7
注浆司机
1
同时负责注浆设备周遍文明施工
合计
12
表5-2同步注浆设备配备表
序号
名称
规格、型号
数量
备注
1
搅拌站
1套
生产能力为35m3/h
2
搅拌式储浆罐
8m3
1个
存放于地面
3
搅拌式砂浆罐车
8m3
3个
电瓶车牵引
4
注浆机储浆罐
(搅拌式)
15m3
1个
安装在盾构后配套
拖车上
5
注浆泵
KSP12-20
3个
6.2注浆材料和砂浆配合比
①采用结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析等特点的水泥砂浆作为同步注浆材料,同步注浆主要材料有:
水泥、粉煤灰、细砂、膨润土和水。
②根据北京地区的地质条件、工程特点以及现有盾构机的珠江设备,注浆材料应具备以下性能:
Ⅰ.浆液具有良好的和易性,并能保证适当的初凝时间,以适应盾构施工以及远距离输送的要求。
Ⅱ.具有良好的充填性能。
Ⅲ.在满足注浆施工的前提下,尽可能早地获得高于地层的早期强度。
Ⅳ.浆液在地下水环境中,不易产生稀释现象。
Ⅴ.浆液固结后体积收缩小,且具有微膨胀性。
Ⅵ.原料来源丰富、经济,施工管理方便,并能满足施工自动化技术要求。
③砂浆配合比
本标段沿线盾构隧道穿越的地层主要为圆砾和卵石土层,根据广州二、三、四号线、武汉长江隧道及北京地铁四号线经验,同步注浆拟采用表5-3所示的配合比。
表5-3同步注浆材料配和比
组别
水泥(kg)
粉煤灰(kg)
膨润土(kg)
砂(kg)
水(kg)
外加剂
1
80~200
381~241
60~50
600~780
460~600
需要根据试验加入
④同步注浆浆液主要性能指标
在施工中,应根据具体的地层条件、地下水情况及周边条件等,通过现场试验优化确定最合理的配合比。
同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标:
Ⅰ.胶凝时间:
一般为3~10h,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,以缩短胶凝时间。
Ⅱ.固结体强度:
一天不小于0.2MPa,28天不小于2.0MPa。
Ⅲ.浆液结石率:
>95%,即固结收缩率<5%。
Ⅳ.浆液稳定性:
倾析率(静置沉淀后上浮水体积与总体积之比)小于5%。
6.3同步注浆主要技术参数
①注浆压力
同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压及土压力之和,做到尽量填补而不宜劈裂。
注浆压力过大,管壁外面土层将会被浆液扰动而造成地表隆起,浅埋地段易造成跑浆;而注浆压力过小,浆液填充速度过慢,填充不充足,会使地表沉降增大。
根据计算和经验,本工程注浆压力取值为:
0.2~0.5MPa。
②注浆量
同步注浆量理论上是充填切削土体与管壁之间的空隙,但同时要考虑盾构推进过程中的纠偏,跑浆(包括向地层中扩散)和注浆材料收缩等因素。
注浆量取理论注浆量的130%~180%左右,并根据隧道内管片沉降观测来调节。
Q=V·λ
式中:
Q——注入量(m3);
λ——注浆率(取130~180%,曲线地段取较大值,其它地段根据实际情况选定);
V——盾构施工引起的空隙(m3);
V=π(D2-d2)L/4
式中:
D——盾构切削土体直径:
11.97m;
d——管片外径:
11.6m;
L——管片宽度:
1.8m;
V=π(11.972-11.62)1.8/4=12.33m3
则:
Q=16.03~22.23m3/环
③注浆时间及速度
同步注浆速度应与掘进速度相匹配,根据盾构机推进速度,以每循环达到的总注浆量匀速、均匀地注入。
根据武汉长江隧道的施工经验,盾构机掘进一环按90分钟计算,则每个注浆孔流速控制在26.72L/min~37.05L/min;即在盾构掘进前5分钟至掘进完成后5分钟内,均速注浆。
但具体注浆速度应根据现场实际掘进速度计算确定。
④注浆结束标准
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90%以上时,即可认为达到了质量要求。
6.4注浆设备
①砂浆拌浆站必须能够连续不间断生产,且生产能力要求满足同步注浆要求。
必须配有浆液质量测定的稠度仪,以便随时测定浆液流动性能。
②同步注浆设备包括压浆泵、压浆分配系统、位于盾尾部分的注浆管口、软管等。
压浆分配系统应保证各注浆出口流量分配均匀,可按施工检测信息灵活调整注浆出口的启闭,而且各条注浆管路易于检查、清洗、疏通。
③运输系统:
砂浆罐车(8m3共8辆)可随管片运输车一起运输,但砂浆罐车的运输必须要保证注浆工作不中断。
④在盾构机推进前全面检查注浆所需要的设备器具,看是否运转正常,管路是否通畅。
7.同步注浆工艺流程
7.1同步注浆工艺流程图:
开始
注浆系统准备
数据采集与管理、计划图表
浆液配制
参数设计
不合格
检测试验
设定控制方式
合格
注浆
浆液运输
不正常
调整控制方式与参数
注浆工况分析
正常
继续
清洗设备和管路
注浆完毕
注浆效果检查
反馈信息
采取补充注浆措施
不符合要求
综合评价
符合要求
下一环注浆
图5-2同步注浆工艺及管理程序图
7.2原材料检验
①采用P42.5抗硫酸盐水泥,Ⅲ级粉煤灰,膨润土,
②砂要求采用细度模数为1.6~2.3的细砂,不允许夹杂有5mm以上的碎石或杂物,必要时需对砂子进行过筛处理;
③水泥、膨润土不能有结块现象。
7.3浆液拌制
①搅拌站安设在始发井东侧附近空地上,拌浆材料就近分类堆放整齐;
②浆液的配合比严格按值班工程师通知的配合比进行配置;
③砂子在拌浆前要过筛,筛除砂堆里的大粒径石子和杂物。
④原材料计量误差要控制在规范规定的范围内;
⑤水泥和膨润土注意防潮,禁止使用已结块的水泥和膨润土。
⑥投料顺序按水、水泥、砂、膨润土的顺序依次进行;
7.4运输与储存
①浆液搅拌好后,储存在地面的搅拌式储浆罐内,电瓶车就位后,下放到砂浆运输车的砂浆罐中,下放浆液必须通过一层滤筛,将砂浆中的粗骨料去除后,才可进入砂浆运输罐;
②砂浆罐装满后,与其他列车同时进入后配套拖车停放区间,随后通过砂浆车上的砂浆泵将运输罐中的浆液泵送入拖车上的储浆罐;
③运输、储存时间不宜过长(应不致发生初凝),若需运输、储存时间过长时,则考虑加入缓凝剂;
④若发生沉淀、离析现象,应用砂浆车进行二次搅拌;
⑤砂浆在运输与储存过程中不得随意加水。
7.5注浆操作
①注浆前,检查设备、仪表是否正常;
②同步注浆同时对盾尾预置的6个注浆孔进行压注,在每个注浆孔出口设置分压器,以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制,从而保证对管片背后的注浆操作是对称均匀的;
③盾构掘进前5分钟开始同步注浆,掘进结束后,继续注浆5分钟,若出现盾尾漏浆情况,土木值班技术员根据现场情况延长注浆时间;
④同步注浆在地层均匀和盾构姿态较好时,6个注浆孔应均衡注入;
⑤盾构姿态较差时,土木值班技术员根据管片盾尾间隙调整各孔注浆压力,增大间隙较小侧注浆压力,同时减小间隙较大侧注浆压力。
7.6注浆参数记录
主要记录注浆位置、时间、压力、注浆量。
7.8几种漏浆现象的处理
①盾尾漏浆:
一般采取堵漏的方法,手动加注盾尾密封油脂,必要时用棉纱进行封堵;
②掌子面漏浆:
由于围岩稳定性等原因,造成盾壳与岩面间空隙过大,注浆时浆液会顺着盾壳外壁漏入掌子面,遇到这种情况,值班工程师必须及时适当减小注浆压力、注浆速度,防止浆液注入掌子面。
7.9变形监测分析
在注浆前,要安设应变片或埋设收敛点。
注浆过程中,随时观察结构的变形、位移情况。
如果出现位移变化加速,或管片发生错台损坏的情形时,应立即停止注浆,并迅速采取措施,修正注浆参数。
8.同步注浆注意事项
①拌料时,砂、水泥、水、膨润土要按照正确顺序进行投料;浆液的搅拌时间要连续,不能间断;
②注浆设计压力是指注浆孔孔口压力,而不是泵的工作压力;
③在注浆前要认真检查注浆泵能否正常工作,注浆管路是否畅通,注浆管的接头是否牢固,压力显示系统是否正确无误;
④正常情况下浆液要从管片的对称位置注入,防止产生偏压使管片发生错台或损坏;
⑤注浆过程中要密切关注管片的变形情况,若发现管片有破损、错台、上浮等现象应立即停止注浆;
⑥注浆时,若在不提高注浆压力而注浆量很大,或注浆压力突然减小时应检查是否发生了漏浆或注入掌子面,若发生前述现象应停止注浆,妥善处理后再继续注入;
⑦注浆过程中,应注意冲击数与压力值的变化,由此判断是否堵管或堵管的位置。
如果压力值遽然升高,盾尾堵管的可能性较大,如果压力值不变,冲击数不发生变化,可能是盾尾与泵之间或泵与砂浆罐之间堵管。
堵管应及时清理,避免因耽搁时间过长造成浆液凝固而难以清理的现象;
⑧作业完毕后,搅拌机、运输机、泵、注浆管路必须及时清理干净。
若连续作业,每一个工作班在交接班前清理一次;若掘进作业中止,必须马上清理干净。
⑨在需要长时间停机时,必须拆除注浆管路,将注浆管路清洗干净;砂浆注浆罐内若有余料,用注浆机将砂浆输入砂浆罐车,吊出地面进行处理。
9.注浆结束标准及注浆效果检查
9.1注浆结束标准
①注浆压力达到设计压力后,停止注入;
②注浆压力未达到设计压力,但注浆量达到设计注浆量;
③根据监测情况判断是否需要继续注浆。
9.2注浆效果检查
主要采用分析法,即根据P-Q-t曲线,结合衬砌、地表及周围构筑物变形量测结果进行综合分析判断。
对拱顶部分也可采用超声波探测法进行检查,对未满足要求的,应进行二次补强注浆。
10.注浆质量控制措施
①注浆按特殊控制程序进行控制:
注浆作业人员需培训上岗;所用设备、计量器具等均需经过鉴定;所用原材料均需严格检验,符合质量要求后方可使用。
施工过程中施行连续监控,并认真记录监控结果。
②注浆前进行详细的浆液配合比试验,以保证所选浆材配比、强度、耐久性等物理力学指标符合设计要求。
③注浆过程中严格做到“不注浆、不掘进”。
防止地面沉降和管片变形。
④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,分析注浆效果,反馈指导下次注浆,并及时报告项目总工程师。
⑤根据洞内管片衬砌变形和地面及周围构筑物变形监测结果,及时进行信息反馈,修正注浆参数和施工方法,发现情况及时解决;
⑥做好注浆设备的维修保养,注浆材料供应,保证注浆作业顺利连续不中断进行。
⑦做好注浆孔的密封,保证其不渗漏水。
11.安全文明施工控制措施
①参加注浆作业人员必须经过专门训练,掌握有关作业规程;
②严禁在不停泵的情况下进行任何修理;
③压浆泵及管道内压力未降至零时,不准拆管路或松开管路接头,以免浆液喷出伤人;
④压浆泵有专业人员负责操作,未经同意任何人不得操作;
⑤在拆除管路及压浆泵操作时应戴防护眼镜,以免浆液溅入人眼;
⑥保持机械及隧道内整洁,工作结束时必须对设备清洗保养,并清理作业周围环境。
附:
同步注浆纪录表格
同步注浆记录表格
管片环号
注浆点
开始时间
结束时间
暂停时间
注浆压力
1、2号
3、4号
5、6号
注浆量
1、2号
3、4号
5、6号
合计
注浆司机:
值班工程师:
日期:
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