一種盾構施工實時補充注漿防沉降控制方法與流程
2023-10-28 05:22:57 1
本發明涉及一種盾構施工過程中控制方法，具體為一種盾構施工實時補充注漿防沉降控制方法，屬於土建工程建造技術應用技術領域。
背景技術：
雖然盾構施工技術得到很大發展，但施工引起的地表沉降仍然無法完全避免，在城市中進行盾構施工時，不可避免會穿越地層條件複雜、上部建構築物密集的區段，這對地面沉降的控制要求就很高，盾構穿越地層沉降控制要求嚴格的重大風險工程或區域時，一種方法是採取土體加固，然後盾構再穿越的方案，這種方案要求地面具備足夠的加固空間，很多情況盾構穿越重大風險工程時並不存在預先加固的條件，而且預先加固造價很高。第二方法通過同步注單液漿並後續輔助注雙液漿的方法填充盾尾空隙。單漿液初凝時間長，初凝強度低，而且存在拱頂部位無法填充密實的問題，後續補註雙液漿存在自動化程度低、工序銜接難、易堵管，且洞內拌水泥漿造成粉塵汙染嚴重，工人勞動強度大等問題，對地表沉降控制效果也不甚理想，因此，充分利用盾構設備自身條件進行二次注漿技術改進至關重要。
土壓平衡盾構的刀盤開挖直徑大於盾殼外徑，而且尾盾的直徑要大於管片的外徑。因此盾構隧道開挖後，地層與管片之間存在開挖間隙，由於盾構自身重量的原因，開挖間隙通常上部較大，因此，盾構頂部的開挖間隙如果不在掘進開挖過程中及時充填，當穿越粉砂、粉細砂等敏感性較高的地層，且隧道結構距離重要風險源工程較近時誘發地表變形極易超過控制標準，很難控制。因此，針對上述問題提出一種盾構施工實時補充注漿防沉降控制方法。
技術實現要素：
本發明的目的就在於為了解決上述問題而提供一種盾構施工實時補充注漿防沉降控制方法。
本發明通過以下技術方案來實現上述目的，一種盾構施工實時補充注漿防沉降控制方法，包括：
1.1開孔：在盾構刀盤1掘進到位、管片5拼裝完成後，必須在管片5處於盾殼2內時在頂部開孔，並在開孔位置安裝球閥12；
1.2配置水玻璃漿液：在開孔同時，在設備橋位置放置水玻璃漿製備桶10和水玻璃漿注漿泵9；
1.3接管：將主同步注漿管的盾尾刷與第一環管片相連，副同步注漿管與脫出盾尾的第二環管片的頂部球閥相連，將水玻璃漿注漿管與相鄰第三環管片的注漿球閥相連，將主同步注漿管和副同步注漿管的進液端均連接至盾構機水泥漿液同步注漿箱；
1.4掘進注漿：盾構機開始掘進下一環，同時開啟主同步注漿管、副同步注漿泵和水玻璃漿注漿管，打開管片頂部球閥，此時，盾構機的主同步注漿管同步向脫出盾尾的第一環管片背後注入水泥砂漿，副同步注漿泵向脫出盾尾的第二環管片頂部背後注入水泥砂漿，水玻璃漿注漿泵吸取水玻璃漿製備桶中的水玻璃漿混合液並通過水玻璃漿注漿管向相鄰的第三環管片頂部背後注入水玻璃漿，兩種漿液在管片背後混合，快速硬化；
1.5注漿結束後：關閉球閥，拆下漿管並進行清洗，如此反覆進行後續施工。
優選的，所述1.3中的主同步注漿管為盾構機自帶的左上、左下和右上三路同步注漿管；副同步注漿管為盾構機自帶的右下同步注漿管。
優選的，所述1.2中的配置水玻璃漿液過程，水玻璃與水的配比為體積比1:1。
優選的，所述1.4中的注漿過程，水泥漿液和水玻璃漿液的混合後凝固時間為40s左右控制，漿液注入量根據實際注漿壓力控制，注漿壓力應根據所在處的水土壓力確定，一般控制在5bar以內。
優選的，所述1.4中的注漿過程，其中第二環管片包括d、b兩環管片，第三環管片包括e、c兩環管片，如果本次注漿選擇的是d、e兩環管片，則下一次注漿選擇b、c兩環，如此循環進行。
本發明的有益效果是：該種施工方法將同步注漿與二次補漿有效統一，將注水泥漿與注水玻璃有機結合，增強了管片背後間隙填充的及時性和有效性，消除了傳統二次注漿與盾構正常掘進二者交叉施工產生的幹擾，而且與傳統二次注漿方法相比，不需再單獨配置水泥漿液，僅單獨泵送水玻璃漿液使得注漿量大大降低，加快了施工進度，充分利用盾構機自身設備提高了自動化程度，節約了人力物力，達到了有效控制地層沉降的良好施工效果，操作簡單、效果明顯，且不影響正常盾構施工，能有效控制地層沉降。
附圖說明
圖1為本發明管片背後同步注漿裝置示意圖；
圖2為本發明相鄰兩次補漿位置示意圖；
圖3為本發明管片背後漿液填充效果圖。
圖中：1、盾構機刀盤，2、盾殼，3、盾尾刷，4、周圍土層，5、管片，501、第一環管片，502、第二環管片，503、第三環管片，6、水玻璃漿注漿管，7、副同步注漿管，8、主同步注漿管，9、水玻璃漿注漿泵，10、水玻璃將製備桶，11、盾構機水泥漿液同步注漿箱，12、球閥。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1-3所示，一種盾構施工實時補充注漿防沉降控制方法，包括：
1.1開孔：在盾構刀盤1掘進到位、管片5拼裝完成後，必須在管片5處於盾殼2內時在頂部開孔，並在開孔位置安裝球閥12，以防止因管片5脫出盾尾後開孔導致管片5背後漿液噴湧；
1.2配置水玻璃漿液：在開孔同時，在設備橋位置放置水玻璃漿製備桶10和水玻璃漿注漿泵9；
1.3接管：將主同步注漿管8的盾尾刷3與第一環管片501相連，副同步注漿管7與脫出盾尾的第二環管片502的頂部球閥12相連，將水玻璃漿注漿管6與相鄰第三環管片503的注漿球閥12相連，將主同步注漿管8和副同步注漿管7的進液端均連接至盾構機水泥漿液同步注漿箱11；
1.4掘進注漿：盾構機開始掘進下一環，同時開啟主同步注漿管8、副同步注漿泵7和水玻璃漿注漿管6，打開管片5頂部球閥12，此時，盾構機的主同步注漿管8同步向脫出盾尾的第一環管片501背後注入水泥砂漿，副同步注漿泵7向脫出盾尾的第二環管片502頂部背後注入水泥砂漿，水玻璃漿注漿泵9吸取水玻璃漿製備桶10中的水玻璃漿混合液並通過水玻璃漿注漿管6向相鄰的第三環管片503頂部背後注入水玻璃漿，兩種漿液在管片5背後混合，實現快速硬化，實時填充間隙，減少了漿液的流失和土體的散落，控制了上部土體的沉降；
1.5注漿結束後：關閉球閥12，拆下漿管並進行清洗，如此反覆進行後續施工。
作為本發明的一種技術優化方案，所述1.3中的主同步注漿管8為盾構機自帶的左上、左下和右上三路同步注漿管；副同步注漿管7為盾構機自帶的右下同步注漿管，可以將同步注漿與二次補漿有效統一，將注水泥漿與注水玻璃有機結合，增強了管片背後間隙填充的及時性和有效性，消除了傳統二次注漿與盾構正常掘進二者交叉施工產生的幹擾。
作為本發明的一種技術優化方案，所述1.2中的配置水玻璃漿液過程，水玻璃與水的配比為體積比1:1，使得水玻璃漿製備效果更好。
作為本發明的一種技術優化方案，所述1.4中的注漿過程，水泥漿液和水玻璃漿液的混合後凝固時間為40s左右控制，漿液注入量根據實際注漿壓力控制，注漿壓力應根據所在處的水土壓力確定，一般控制在5bar以內，使得水泥漿液和水玻璃漿液混合更為充分。
作為本發明的一種技術優化方案，所述1.4中的注漿過程，其中第二環管片502包括d、b兩環管片，第三環管片503包括e、c兩環管片，如果本次注漿選擇的是d、e兩環管片，則下一次注漿選擇b、c兩環，如此循環進行，實現循環作業。
本發明在實施時，具體過程如下：
注漿前應將注漿材料（特別是水玻璃）及注漿設備（特別是分別適用於同步注漿管和水玻璃泵管規格的注漿頭）備足待用，水玻璃漿注漿管6、副同步注漿管7以及主同步注漿管8連接好後應檢查其牢固性，襯砌管片5脫出盾殼2之前，必須安裝好球閥12並關閉球閥12，從脫出盾殼2後的第二環管片502和相鄰的第三環管片503開展注雙液漿作業，利用盾構機副同步注漿管7單獨向脫出盾尾的第二環管片502進行頂部徑向注水泥砂漿，同時在相鄰管片背後的第三環管片503採用水玻璃漿注漿泵9注入水玻璃漿液，使水泥砂漿與水玻璃漿在管片5間隙處背後充分混合，此過程隨盾構掘進不間斷施工，如果本次注漿選擇的d、e兩環管片，則下一次注漿選擇b、c兩環，如此循環進行，根據掘進周圍土層4的水土壓力設定水玻璃漿注漿泵9和副同步注漿管7的注漿壓力，一般壓力不超過5bar，當接近終注壓力時，降低注漿速度，以免對管環結構造成損傷；水泥砂漿與水玻璃漿在管片5背後混合併快速反應凝固，注完一處後，必須及時清洗水玻璃漿注漿管6、副同步注漿管7以及主同步注漿管8，防止堵管，等漿液充分凝固後拆除球閥12，拆後封堵注漿孔，整個過程在盾構掘進過程中需連續不間斷。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。