盾构机同步注浆系统改造及现场应用研究.pdf

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1、器工程材料与设备EngineeringMaterial&Equipment盾构机同步注浆系统改造及现场应用研究乔国刚1，郭彩霞2，张弥3，孟庆龙1(1．北京市政建设集团有限责任公司，北京100048；2．北京市市政四建设工程有限责任公司，北京100176；3．中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000)摘要：为确保盾构连续穿越大量建筑物的安全，采用以石灰、粉煤灰、膨润土、细砂等为主要原材料的新型浆液。为配合该新型浆液的实际应用，降低堵管的发生概率，除优化浆液配比外，还重点对盾构机原同步注浆系统的注浆泵和管路进行了升级改造。采用德国施维英注浆泵替换原来的注浆泵，取消原有的清洗管路，增加

2、了注浆备用管路，以便堵管时及时切换注浆管路，大大减少了盾构机在建筑物下停机检修的等待时间，保障了施工的连续性，确保了建筑物安全。通过对注浆系统的改造升级，确保了新型浆液注入的时效性，取得了很好的沉降控制效果。关键词：盾构隧道；同步注浆系统；浆液；注浆系统改造中图分类号：u455．43文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)03—0152—03TransformationofSynchronousGroutingSystemofShieldMachineandItsFieldAppliedResearchQiaoGuogang，GuoCaixia，ZhangMi，MengQingl

3、ong进入21世纪以来，我国的城市轨道交通得到快速发展。在各大城市地铁网密集建设中。必然会遇到众多车站与区间隧道相互穿越以及隧道穿越建(构)筑物的问题，如何确保施工和运营期间被穿越建(构)筑物的使用安全是该类工程所面临的主要难题⋯。苏州地区为太湖冲积平原区．属典型的软土地质．特殊的水文地质条件对盾构施工时的地面沉降控制和后期运营期间隧道沉降控制都带来了极大的挑战。苏州轨道交通2号线为近南北走向．线路在市中心穿城而过。设计采用盾构法施工，隧道将连续下穿大量建(构)筑物，数量之多为世界范围内所罕见，工程风险巨大。为确保盾构安全穿越建筑物，选择与2号线地质条件相近的1号线部分区段开展了盾构穿越建筑物

4、安全控制综合技术研究，其中盾构同步注浆浆液试验及系统改造研究是其中的一个重点【2-5】。1同步注浆浆液类型研究前期研究发现，在苏州典型地层中，盾构长时间停机会造成沉降大幅度增大(见图1)。在盾构穿越建筑物过程中，如果盾构不能连续掘进停在建筑物下方时将引起较大的沉降，严重威胁到盾构穿越建筑物的安全。因此研究开发了一种新型浆液，此种新型浆液由消石灰、粉煤灰、细砂、膨润土、水和外加剂组成，其与152辛荭投木2014No．3(May)V01．32目前较常用的几种盾构同步注浆浆液的主要物理性质指标对比如表1所示【6]。一30-26·05切ISl过监测断面距离，m图1盾构停机沉降发生规律表1几种浆液的主要

5、物理性质指标对比表燃型謦篙主淼麓茗篙蓑新研制的盾构同步注浆浆液具有良好的长期稳定性、良好的填充性能、固结体积收缩小等优点，同时；追数蜉还具有黏稠度较高，流动性相对较差，注浆设备条件要求高等特点。采用新型改良性浆液作为同步注浆浆液的优点比较显著，该浆液的各项性能指标比较均衡，尤其是在富水砂质地层中应用优势明显，有取代传统可硬性浆液、惰性浆的趋势。经过综合对比分析，新型浆液能更好地满足苏州地层盾构连续穿越建筑物施工的要求。2同步注浆系统的优化改造为配合新型浆液的顺利注入，降低堵管的概率，对盾构机同步注浆系统进行了改造升级，主要改造对象工程材料与设备器EngineeringMaterial&Equi

6、pment为注浆泵和管路系统。2．1注浆泵的改造原日本小松TM634PMX盾构机同步注浆泵为PA一30C泵，根据苏州2号线盾构的施工要求，原来的PA一30C泵无法满足施工要求。为了满足新型改良型浆液的注入要求，确保在盾构掘进的过程中能提供充足优质的同步注浆浆液，将盾构机上原有同步注浆泵更改为德国施维英泵，以规避注浆时存在的易堵管，排查难度大，清洗时间长等众多难题。该泵与PA30C泵的优缺点对比如表2及图2、3所示。表2PA一30C与施维英泵的优缺点对照表图2日本PA一30C同步注浆泵2．2注浆管路的改造对盾构机注浆管路的改造主要包括：1)在盾尾注浆壳内增加两路通径为85mm备用注浆管，以防止浆

7、液堵管而造成停机；2)将注浆小平台上的出浆口由原来的“一出四”改为“二出二”，以增大浆液注入量控制和压力控制的灵活性：3)增大浆液吸浆口尺寸，以利于黏稠度大的浆液吸入：4)升级PLC控制程序，以满足新同步注浆系统的图3德国施维英同步注浆泵操作需求。盾构机注浆管路改造前后如图4、5所示。改造后的同步注浆系统与原注浆系统相比优势明显。当1条注浆管堵塞时立即启用备用注浆管注浆．对注浆管的日常维修及保养不