新型单液浆在盾构法施工中的应用

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1、新型单液浆及在盾构法同步注浆中的应用张洪锋王文轩（中交隧道局盾构工程公司，北京100088）摘要：本文主要通过介绍新型单液浆（俗称厚浆）的基本情况、盾构注浆设备的改造、以及新型单液浆在工程实践中的应用情况，进一步阐明新型单液浆在盾构法同步注浆中的应用可行性。关键字：盾构法、新型单液浆、同步注浆1.引言进入21世纪，世界经济的迅猛发展加速了城市化的建设。随着城市密集度的提高和高层建筑的不断增加，地面可利用空间越来越少。利用盾构法来有效利用和开发地下空间成为最佳的选择。在盾构施工过程中，盾构壳体内壁的直径大于管片衬砌的外径，以便于衬砌的安装和盾构曲线施工需要；盾构切削直径大于盾构

2、机外径，再加上盾构壳体的厚度，这就形成了理论上的盾构空隙。地层沉降的原因主要是盾尾脱离管片后，周围土体失去支撑将向管片移动，形成地层松动、超孔隙水压力下降现象。若不对这一空隙进行及时的充填，则势必造成地层损失，进而影响地表各类建筑物和地下管线设施。为了减小盾构施工对地层位移的影响，必须对盾尾空隙进行有效的充填，即进行同步注浆。而同步注浆技术特别是浆液选择是否合理是盾构工法中必不可少的关键性辅助工法，是控制地面沉降和隧道沉降（包括后期沉降）的关键。上海地区的盾构，主要用于软土地质条件下的区间隧道施工。为有效的控制地面沉降、保持隧道的稳定、满足环境保护的更高要求，在工程实践中，同

3、步注浆浆液采用新型单液浆（俗称厚浆）的优点已逐步凸现，有取代传统双液浆、惰性浆或其它薄浆的趋势。2.工程概况上海轨道交通12号线某标段，采用盾构法进行区间隧道施工，盾构直径为6340mm，管片外径为6200mm，管片长度为1200mm。该标段隧道掘进主要在第③层灰色淤泥质粘质粉土及第④层灰色淤泥质粘土之中，局部有③夹层灰色砂质粉土，第③层、④层土均属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和软粘性土，具有较高的灵敏度和触变特性，在动力作用下极易破坏土体结构，使土体强度骤然降低，变形量增加。同时盾构穿越区域建（构）筑物及管线较多，部分建构筑物基础较差，抗沉降变形能力较差。在盾构

4、掘进过程必须采用可靠的同步注浆措施，为此在本程尝试采用新型单液浆液进行盾构法同步注浆。3.同步注浆目的和原理3.1同步注浆目的由于盾构主机的外径6340mm大于管片的直径6200mm，当盾构机外壳脱离管片后，管片与天然土体之间将存在一定的建筑空隙，这种空隙的存在，将导致以下不利后果:(1)天然土体坍塌从而引起地面下沉。(2)空隙积水增大管片间漏水的可能性。(3)管片在千斤顶作用下由于缺乏约束而变形错位。在盾构掘进过程中，采用同步注浆，及时填充建筑空隙，尽可能的减少盾构施工对地面的影响，同时作为管片外防水和结构加强层。3.2同步注浆原理同步注浆的基本原理就是将有具有长期稳定性及

5、流动性，并能保证适当初凝时间的浆液(流体)，通过压力泵注入管片背后的建筑空隙，浆液在压力和自重作用下流向空隙各个部分并在一定时间内凝固，从而达到充填空隙，阻止土体塌落。4.新型单液浆材料的选择与组成4.1新型单液浆材料组成新型单液浆材料由石灰、粉煤灰、膨润土、中细砂、水、外掺剂等搅拌而成。4.2新型单液浆浆液实验配合比（见表1）表1浆液原材料实验配合比（kg/m3）配方石灰粉煤灰砂膨润土水添加剂180300118050285321004008005034034.3同步注浆用新型单液浆（厚浆）浆液的性能：根据在试验室进行新型单液浆的多组配合比试验，得出新型单液浆基本性能指标在达

6、到表2所列的参数时，同步注浆效果最好。表2浆液基本性能名称性能指标渗透性＜5×10-5cm/s比重＞1.80g/cm3稠度12～16cm稠度经时变化≥2cm(2h)屈服强度20h＞800Pa压力失水(7’30”，3bar)＜20mL泌水率＜5％分层度＜2cm可使用时间20h抗压强度R7＞0.15MPa；R28＞0.3MPa5.新型单液浆在盾构法施工中的应用实例5.2注浆量计算上海地铁隧道目前采用幅宽为1.2m的预制混凝土管片，则盾构机每推进一环的建筑空隙为：L×［nA+p（D2－d2）/4］≈1.80m3式中：L——混凝土管片幅宽mn——注浆点数量4处A——注浆点外包管乌龟壳

7、横截面面积m2D——盾构外径6.34md——管片外径6.2m实际注浆量为理论注浆量的150%~200%，即2.7~3.6m3，本工程同步注浆量基本控制在3.0m3左右。5.2新型单液浆的制配施工中选用第一组配方，为了满足长距离运输及泵送的需求，对配方做了适当的调整。其配合比为每0.75立方米石灰55kg、粉煤灰512kg、砂子880kg、膨润土45kg、水225kg、添加剂2kg。在本标段盾构法同步注浆施工中，严格按照施工配合比适配，每环在搅拌完成后在储浆箱中取出一定量的浆液进行主要性能的检测。新型单液