專利名稱：用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種隧道工程技術(shù)領(lǐng)域的施工方法，特別是一種用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法。
背景技術(shù)：
同步注漿施工是地鐵盾構(gòu)隧道施工工藝之一。由于盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，機(jī)頭刀盤直徑略大于機(jī)身尺寸，因此在盾尾脫離管片后，管片背面與地基土之間產(chǎn)生較大的空隙，若不及時(shí)回填，勢(shì)必造成地層變形，進(jìn)而對(duì)臨近的構(gòu)筑物產(chǎn)生破壞性的影響。如建筑物的基礎(chǔ)傾斜開裂、地下各種管道的產(chǎn)生裂口或斷裂、地表路面塌陷，造成交通中斷等等，也就是說及時(shí)的填充盾尾脫離后管片背面出現(xiàn)的空隙的充填技術(shù)(即背后注漿技術(shù))是盾構(gòu)工法中必不可少的關(guān)鍵性一環(huán)的所謂輔助工法”。
現(xiàn)有的盾構(gòu)施工技術(shù)中同步注漿技術(shù)所采用的注漿材料眾多，所產(chǎn)生的效果也不一。上海地鐵一、二號(hào)線的隧道施工中，購買的是法國(guó)FCB的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，配套提供了同步注漿設(shè)備、工藝和注漿材料的配方(通稱惰性漿液)。該套注漿設(shè)備采用管道連接儲(chǔ)漿桶與注漿口，盾構(gòu)機(jī)頭分布均勻的六點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行同步注漿施工。由于惰性漿液不凝結(jié)的特性，F(xiàn)CB的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的拌漿桶、運(yùn)漿車和儲(chǔ)漿桶的攪拌葉片與桶壁間隙較大，注漿完畢后管路一般不清洗。然而按照法國(guó)配方拌制的漿液存在著漿液泌水率大，注漿過程中漿液易堵管、充填性差、無強(qiáng)度、易產(chǎn)生振動(dòng)液化，造成地面沉降量大，需進(jìn)行二次甚至更多的補(bǔ)壓漿，以控制地面沉降的進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均產(chǎn)生不利的影響。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S5707443，名稱為灌漿材料及其應(yīng)用(Grouting materials and their use)，其自述含水泥、分散劑、膨脹劑和粘結(jié)劑等材料，從上表述可看到，添加了分散劑和膨脹劑，對(duì)新拌漿液均勻性、結(jié)石體的膨脹性有促進(jìn)作用，但并無抗離析和泵送潤(rùn)滑特征，對(duì)摻有一定量硅酸鹽水泥的漿液在泵送過程中工作性的損失不起任何控制作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法。使其對(duì)原有的注漿工藝作出了十分有效的改進(jìn)。達(dá)到了漿液和易性好、順滑易泵不堵管、充填性高，注漿漿液28天后可達(dá)5～9MPa，有效控制地面沉降，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)附近的構(gòu)筑物起到顯著的保護(hù)作用。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的方法具體如下首先根據(jù)氣候在可硬化漿液配比范圍中選擇具體各組分進(jìn)行施工，其中可硬化漿液配方重量百分比具體為水泥7～15％，粉煤灰40～54％，砂15～27％、水22～25％、聚胺類高分子聚合物0.54～0.63％，外摻劑萘系縮合物0.37～0.46％；然后加寬攪拌葉片，縮小拌漿桶內(nèi)葉片與桶壁間距，縮減注漿點(diǎn)；再進(jìn)一步后期清洗，每24小時(shí)兩個(gè)作業(yè)班次，必須拌制惰性漿液一次，直接泵送注漿，清除注漿設(shè)備和管路的殘留的可硬化漿液。
所述的注漿，自拌漿至漿液注入管片壁后漿液注入位置，至管口壓力表值≥0.5MPa時(shí)注漿結(jié)束，時(shí)間必須控制在初凝值之內(nèi)。
所述的縮減注漿點(diǎn)，注漿點(diǎn)布置由機(jī)殼均勻分布的六點(diǎn)減為頂端的兩點(diǎn)。注漿吸入口加裝壓力表，通過壓力表的變化值確定注漿量和管路暢通情況。
所述的縮小拌漿桶內(nèi)葉片與桶壁間距，是根據(jù)可硬化漿液內(nèi)含有水泥、易凝結(jié)的特點(diǎn)，改造原有的漿液拌漿機(jī)、運(yùn)漿機(jī)和儲(chǔ)漿高位槽內(nèi)的漿液葉片寬度，使攪拌葉片與桶壁間距≤10mm，達(dá)到充分?jǐn)嚢璨涣羲澜?，放漿時(shí)攪拌葉片能觸及拌漿桶各個(gè)角落，確保漿液全部送出。
所述的拌漿方法攪拌下分別加入總量的3/4水、水泥、粉煤灰、黃砂和聚胺類高分子聚合物、外摻劑萘系縮合物。漿液攪拌均勻后加入另1/4水及減水劑，控制攪拌時(shí)間30min，檢測(cè)漿液質(zhì)量，送入運(yùn)漿系統(tǒng)。
本發(fā)明的工作原理因摻加聚胺類高分子聚合物和外摻劑萘系縮合物，使?jié){液具有高流動(dòng)性、填充性，利用上述兩種性能使?jié){液在泵和重力的作用下，雙點(diǎn)注漿率得到提高，并克服了隧道在施工中的上浮現(xiàn)象。
漿液稠度值(cm)9.5～11.5，泌水率(％)≤6.0，初凝值16～24小時(shí)，漿液結(jié)實(shí)體齡期1～2天達(dá)原狀土強(qiáng)度，齡期28天達(dá)5～9MPa，漿液結(jié)實(shí)體具有抗震動(dòng)液化功能。拌漿、注漿設(shè)備和注漿管路后期清洗周期每24小時(shí)兩個(gè)作業(yè)班次，必須拌制惰性漿液一次，泵送注入管片背面，徹底清除管路中的可硬化漿液，確保管路內(nèi)無本發(fā)明可硬化漿液殘物，同時(shí)減少清洗管路造成大量水資源浪費(fèi)和清洗廢水排除工作。
本發(fā)明的使用，漿液可以一次成型，省去以往用法國(guó)惰性漿液注漿后的二次注水泥固化漿的步驟和費(fèi)用，有效地控制了地面沉降，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。聚胺類高分子聚合物和外摻劑萘系縮合物的使用，還有效地改善了含水泥砂的漿液和易性差、易堵管的技術(shù)難題。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一某地鐵區(qū)間隧道施工，該隧道長(zhǎng)1038m，覆土10.8～14.2m，處于灰色淤泥質(zhì)粘土層中，該層土靈敏度高，受擾動(dòng)后易沉降。該隧道采用FCB土壓平衡盾構(gòu)同步注漿形式施工，以防止土體變形。
原施工方案同步注漿采用法國(guó)配方惰性漿液注漿，盾構(gòu)施工推進(jìn)第879環(huán)起，采用本發(fā)明可硬化漿液，共注漿160環(huán)。
對(duì)材料和設(shè)備要求1、拌漿桶、運(yùn)漿車和儲(chǔ)漿漕的攪拌葉片增寬，縮小拌漿桶內(nèi)葉片與桶壁間距，使攪拌葉片與桶壁間距≤10mm；2、漿液配比施工期氣溫較高初凝值提前，漿液中提高粉煤灰的摻入比，漿液稠度值和初凝值也相應(yīng)增加。本發(fā)明可硬化漿液配比為水泥7.0％，粉煤灰54.0％，砂16.0％，水22.0％，聚胺類高分子聚合物0.63％和外摻劑萘系縮合物0.37％3、本發(fā)明可硬化漿液技術(shù)指標(biāo)注漿材料稠度值10.5～11.5cm，初凝值24小時(shí)，抗壓強(qiáng)度R28≥6.0MPa，泌水率5.5％。
4、用閥門封堵注漿口③、④、⑤、⑥，注漿口①②同時(shí)開啟，保持注漿壓力0.25～0.5MPa。
5、夜班注漿作業(yè)拌制最后一桶漿液時(shí)，采用惰性漿液配方，清除管道內(nèi)殘留的可硬化漿液。
實(shí)際效果比較應(yīng)用本實(shí)施例，前0～878環(huán)管片用惰性漿液注漿后，管片表面潮濕，后879～1038環(huán)管片用本發(fā)明可硬化漿液注漿，管片表面基本干燥。前0～878環(huán)管片沉降量控制在+1～-3cm范圍內(nèi)，事后實(shí)行二次水泥漿注漿。后879～1038環(huán)管片沉降量在1cm左右，小于前沉降量，該段未進(jìn)行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，抗壓強(qiáng)度6.8MPa，注漿管路未發(fā)生因殘留漿液結(jié)硬而堵管的現(xiàn)象。
實(shí)施例二某地鐵區(qū)間隧道施工，該隧道長(zhǎng)873m，覆土厚度8.535～16.378m不等，由勘測(cè)資料可知，隧道主要穿越灰色淤泥質(zhì)粘土、灰色粘性土，灰色粘土屬濱?！訚赡绻认喑练e，很濕、軟～可塑，為高偏中壓縮性土。盾構(gòu)推進(jìn)地段處于商業(yè)鬧市區(qū)，地面高層建筑較多。
原施工方案同步注漿采用法國(guó)配方惰性漿液注漿，盾構(gòu)施工推進(jìn)第324環(huán)起，采用本發(fā)明可硬化漿液，直至同步注漿結(jié)束。
漿液配方選擇水泥15.0％，粉煤灰40.0％，砂20.0％，水24.0％，聚胺類高分子聚合物0.54％和外摻劑萘系縮合物0.46％實(shí)際效果比較應(yīng)用本實(shí)施例，前0～324環(huán)管片用惰性漿液注漿后，管片表面潮濕，后325～837環(huán)管片用本發(fā)明可硬化漿液注漿，管片表面基本干燥。前0～324環(huán)管片沉降量控制在+1～-3cm范圍內(nèi)，事后實(shí)行二次水泥漿注漿。后325～837環(huán)管片沉降量在1cm左右，小于前沉降量，該段未進(jìn)行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，抗壓強(qiáng)度7.8MPa，注漿管路未發(fā)生因殘留漿液結(jié)硬而堵管的現(xiàn)象。
實(shí)施例三某地鐵區(qū)間隧道施工，該隧道雙線全長(zhǎng)2087m，覆土厚度約為8.3～15.6m不等，由勘測(cè)資料可知，隧道主要穿越第I陸相層(河床～河漫灘相沉積層)、第I海相層(淺海相沉積層)、第II陸相層(河床～河漫灘相沉積層)、第四系上更新統(tǒng)第III陸相層(河床～河漫灘相沉積層)、第II海相層(濱?！毕珟喑练e層)及第IV陸相層(河床～河漫灘相沉積層)。以上土質(zhì)主要以粉砂土、砂土為主，含水量20～30％，液限20～36％，土層較硬。盾構(gòu)推進(jìn)土層地面有高層建筑和文物保護(hù)建筑。
漿液配方選擇水泥9.0％，粉煤灰49.0％，砂17.0％，水24.0％，聚胺類高分子聚合物0.60％和外摻劑萘系縮合物0.40％。
實(shí)際效果比較
應(yīng)用本實(shí)施例，管片表面基本干燥。管片沉降量在1cm左右，該段未進(jìn)行二次注漿，注漿管路未發(fā)生因殘留漿液結(jié)硬而堵管的現(xiàn)象。
實(shí)施例四某地鐵區(qū)間隧道施工，該隧道上行線全長(zhǎng)1365m；下行線全長(zhǎng)1359m，覆土厚度約為8.5～16.8m。由勘測(cè)資料可知，隧道主要穿越盾構(gòu)施工穿越的土層為灰色淤泥質(zhì)粘土、灰色粘土、灰色粉質(zhì)粘土，含水量35～50％，液限38～45％。盾構(gòu)推進(jìn)地段處于商業(yè)鬧市區(qū)，地面高層建筑較多。
本工程采用兩種配方a.漿液配方選擇水泥15.0％，粉煤灰40.0％，砂20.0％，水24.0％，聚胺類高分子聚合物0.54％和外摻劑萘系縮合物0.46％；b.液配方選擇水泥12.0％，粉煤灰44.0％，砂20.0％，水23.0％，聚胺類高分子聚合物0.58％和外摻劑萘系縮合物0.42％。
實(shí)際效果比較應(yīng)用本實(shí)施例，管片表面基本干燥。管片沉降量在1cm左右，該段未進(jìn)行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，注漿管路未發(fā)生因殘留漿液結(jié)硬而堵管的現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，其特征在于，方法具體如下首先根據(jù)氣候在可硬化漿液配比范圍中選擇具體各組分進(jìn)行施工，其中可硬化漿液配方重量百分比具體為水泥7～15％，粉煤灰40～54％，砂15～27％、水22～25％、聚胺類高分子聚合物0.54～0.63％，改良型萘系聚合物0.37～0.46％；然后加寬攪拌葉片，縮小拌漿桶內(nèi)葉片與桶壁間距，縮減注漿點(diǎn)；再進(jìn)一步后期清洗，每24小時(shí)兩個(gè)作業(yè)班次，必須拌制惰性漿液一次，直接泵送注漿，清除注漿設(shè)備和管路的殘留的可硬化漿液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的縮小拌漿桶內(nèi)葉片與桶壁間距，攪拌葉片與桶壁間距≤10mm，達(dá)到充分?jǐn)嚢璨涣羲澜牵艥{時(shí)攪拌葉片能觸及拌漿桶各個(gè)角落，確保漿液全部送出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的拌漿方法攪拌下分別加入總量的3/4水、水泥、粉煤灰、黃砂和聚胺類高分子聚合物，改良型萘系聚合物外摻劑。漿液攪拌均勻后加入另1/4水及減水劑，控制攪拌時(shí)間30min，檢測(cè)漿液質(zhì)量，送入運(yùn)漿系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的縮減注漿點(diǎn)，注漿點(diǎn)布置由機(jī)殼均勻分布的六點(diǎn)減為頂端的兩點(diǎn)，注漿吸入口加裝壓力表，通過壓力表的變化值確定注漿量和管路暢通情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者3或者4所述的用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的注漿，自拌漿至漿液注入管片壁后漿液注入位置，至管口壓力表值≥0.5MPa時(shí)注漿結(jié)束，時(shí)間必須控制在初凝值之內(nèi)。
全文摘要
一種用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，具體如下首先根據(jù)氣候在可硬化漿液配比范圍中選擇具體各組分進(jìn)行施工，其中可硬化漿液配方重量百分比具體為水泥7～15％，粉煤灰40～54％，砂15～27％、水22～25％、聚胺類高分子聚合物0.54～0.63％，改良型萘系聚合物0.37～0.46％；然后加寬攪拌葉片，縮小拌漿桶內(nèi)葉片與桶壁間距，縮減注漿點(diǎn)；再進(jìn)一步后期清洗，每24小時(shí)兩個(gè)作業(yè)班次，必須拌制惰性漿液一次，直接泵送注漿，清除注漿設(shè)備和管路的殘留的可硬化漿液。本發(fā)明漿液可一次成型，省去了二次注水泥固化漿費(fèi)用，有效地控制了地面沉降，還有效地改善了含水泥砂的漿液和易性差、易堵管的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)C04B18/04GK1632288SQ200410099180
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者謝彬, 宋興寶, 劉千偉 申請(qǐng)人:上海隧道工程股份有限公司