成都地铁盾构同步注浆及其材料的研究

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1、2006年度优秀科技论文（技术总结）成都地铁盾构同步注浆及其材料的研究成都地铁盾构同步注浆及其材料的研究【内容提要】成都地铁1号线一期工程盾构施工2标为成都地铁试验段，该工程采用加泥式土压平衡盾构机施工，成都地区地层为砂卵石地层，粒经大、水位高，为了有效解决同步注浆的效果，我项目部和同济大学、西南交通大学进行了相关的试验研究，拟采用惰性浆液（以黄泥粉、粉煤灰为主剂）为同步注浆材料，期望其达到不易被水稀释、较好的流动性、较好的早期强度和较低的成本。【关键词】高富水土压盾构同步注浆惰性浆液1.概况成都地铁1号线一期工程盾构施工2标人天盾构区间，主要穿越

2、砂卵石地层，地层高富水，含水量大，地下水位高。采用了加泥式土压平衡式盾构机进行施工。盾构机配备了盾尾同步注浆系统，可在盾构掘进的同时进行背后注浆。在盾构掘进施工中，当管片刚脱离盾尾时即可对管片外侧的空隙进行填充，从而起到控制地表沉降、提高隧道的抗渗能力、预防盾尾水源流入密封土舱而造成的喷涌和稳定成型隧道的作用。2.盾构法施工背后注浆技术2.1.同步注浆原理在盾构机推进过程中，保持一定压力（综合考虑注入量）不间断地从盾尾直接向背后注浆，当盾构机推进结束时，停止注浆。这种方法是在环形空隙形成的同时用浆液将其填充的注浆方式。如图2-1所示。图2-1同步注

3、浆系统示意图2.2.注浆材料和配比的选择　2.2.1.注浆材料应具备的基本性能根据成都地区的地质条件、工程特点以及现有盾构机的型式，浆液应具备以下性能：第8页共8页2006年度优秀科技论文（技术总结）成都地铁盾构同步注浆及其材料的研究1）具有良好的长期稳定性及流动性，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。2）具有良好的充填性能，不流窜到尾隙以处的其他地域。。3）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。4）浆液在地下水环境中，不易产生稀释现象。5）浆液固结后体积收缩小，泌水率小。6）原料来源丰富、经济，施工管理

4、方便，并能满足施工自动化技术要求。7）浆液无公害，价格便宜。2.2.2.注浆材料为了保证背后注浆的填充效果，施工中结合现场条件和盾构机自身注浆系统的配置，选取了两种液浆组成以便进行对比优选：1）以水泥、粉煤灰为主剂的常规单液浆A成分：水泥、粉煤灰、细砂、膨润土和水；　2）以黄泥粉、粉煤灰为主剂的惰性浆液B成分：黄泥粉、粉煤灰、细砂、膨润土和水。浆液组成A以水泥作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料，浆液组成B以粉煤灰作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料。其中浆液组成B中使用的粉煤灰可以改善浆液的和易性（流动性），黄泥粉能增加浆液的粘度

5、，并有一定的固结作用，膨润土用以减缓浆液的材料分离，降低泌水率，还具有一定的防渗作用。砂在两种浆液中都作为填充料。2.2.3.浆液配比及性能测试在确定浆液配比时，先根据相关资料，确定了两种浆液的各种材料的基本用量，然后结合浆液站调试，每种配比生产一定方量，并对浆液性能进行相关的性能测试，从而对配比单进行筛选，保留能够生产出合格浆液的配比，以便今后用于施工。根据测试结果还可得知，与水泥浆液相比，以黄泥粉、粉煤灰为主剂的浆液的凝结时间较长，在10～12小时左右。考虑到盾构掘进过程中一些不可避免的停机（如管片拼装、连接电缆、风管安装、机器维护保养、盾构机

6、临时停机、电路故障等），若浆液的初凝时间较短，则增加了停机期间发生堵管的可能性，增加额外的清洗工作，并影响盾构的继续掘进。因此，浆液合理的初凝时间应与盾构掘进施工一个工班的时间接近，这样可以在每班结束时再安排浆液输送管路的清理工作，既不影响盾构连续施工，又保证能及时清理管路，避免堵管现象的发生，选用惰性浆液更为可靠。第8页共8页2006年度优秀科技论文（技术总结）成都地铁盾构同步注浆及其材料的研究惰性浆液在主要成分加量不变的情况下，只需调节添加剂的加量就能有效地控制、调节浆液的性能。在施工过程中，可以比较方便地对浆液的性能进行调整，以适应不同地层、

7、不同掘进进度对浆液性能的要求，通过分析与试验对比，共进行了8组试验。试验材料配比分别如下：表2-1试验的材料配比（重量比）水水泥粉煤灰细砂膨润土黄泥粉外加剂A31%8%10%31%5%15%0.015%B37%10%10%28%4%12%0.029%C28%10%12%35%4%10%0.031%D28%6%22%40%4%0%0.018%E21%7%25%43%4%0%0.021%F26%7%0%42%4%21%0.021%G27%8%16%32%3.5%13%0.015%H24%8%16%32%4%16%0.015%2.2.3.1流动度/塌落度

8、的试验通过试验得到，流动性较好的是B、D、E组材料。B组含水量在所有试验组中最大37%，D、E两组未添加黄泥粉。E、F两组