一种盾构施工实时补充注浆防沉降控制方法与流程

本发明涉及一种盾构施工过程中控制方法，具体为一种盾构施工实时补充注浆防沉降控制方法，属于土建工程建造技术应用技术领域。

背景技术：

虽然盾构施工技术得到很大发展，但施工引起的地表沉降仍然无法完全避免，在城市中进行盾构施工时，不可避免会穿越地层条件复杂、上部建构筑物密集的区段，这对地面沉降的控制要求就很高，盾构穿越地层沉降控制要求严格的重大风险工程或区域时，一种方法是采取土体加固，然后盾构再穿越的方案，这种方案要求地面具备足够的加固空间，很多情况盾构穿越重大风险工程时并不存在预先加固的条件，而且预先加固造价很高。第二方法通过同步注单液浆并后续辅助注双液浆的方法填充盾尾空隙。单浆液初凝时间长，初凝强度低，而且存在拱顶部位无法填充密实的问题，后续补注双液浆存在自动化程度低、工序衔接难、易堵管，且洞内拌水泥浆造成粉尘污染严重，工人劳动强度大等问题，对地表沉降控制效果也不甚理想，因此，充分利用盾构设备自身条件进行二次注浆技术改进至关重要。

土压平衡盾构的刀盘开挖直径大于盾壳外径，而且尾盾的直径要大于管片的外径。因此盾构隧道开挖后，地层与管片之间存在开挖间隙，由于盾构自身重量的原因，开挖间隙通常上部较大，因此，盾构顶部的开挖间隙如果不在掘进开挖过程中及时充填，当穿越粉砂、粉细砂等敏感性较高的地层，且隧道结构距离重要风险源工程较近时诱发地表变形极易超过控制标准，很难控制。因此，针对上述问题提出一种盾构施工实时补充注浆防沉降控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种盾构施工实时补充注浆防沉降控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种盾构施工实时补充注浆防沉降控制方法，包括：

1.1开孔：在盾构刀盘1掘进到位、管片5拼装完成后，必须在管片5处于盾壳2内时在顶部开孔，并在开孔位置安装球阀12；

1.2配置水玻璃浆液：在开孔同时，在设备桥位置放置水玻璃浆制备桶10和水玻璃浆注浆泵9；

1.3接管：将主同步注浆管的盾尾刷与第一环管片相连，副同步注浆管与脱出盾尾的第二环管片的顶部球阀相连，将水玻璃浆注浆管与相邻第三环管片的注浆球阀相连，将主同步注浆管和副同步注浆管的进液端均连接至盾构机水泥浆液同步注浆箱；

1.4掘进注浆：盾构机开始掘进下一环，同时开启主同步注浆管、副同步注浆泵和水玻璃浆注浆管，打开管片顶部球阀，此时，盾构机的主同步注浆管同步向脱出盾尾的第一环管片背后注入水泥砂浆，副同步注浆泵向脱出盾尾的第二环管片顶部背后注入水泥砂浆，水玻璃浆注浆泵吸取水玻璃浆制备桶中的水玻璃浆混合液并通过水玻璃浆注浆管向相邻的第三环管片顶部背后注入水玻璃浆，两种浆液在管片背后混合，快速硬化；

1.5注浆结束后：关闭球阀，拆下浆管并进行清洗，如此反复进行后续施工。

优选的，所述1.3中的主同步注浆管为盾构机自带的左上、左下和右上三路同步注浆管；副同步注浆管为盾构机自带的右下同步注浆管。

优选的，所述1.2中的配置水玻璃浆液过程，水玻璃与水的配比为体积比1:1。

优选的，所述1.4中的注浆过程，水泥浆液和水玻璃浆液的混合后凝固时间为40s左右控制，浆液注入量根据实际注浆压力控制，注浆压力应根据所在处的水土压力确定，一般控制在5bar以内。

优选的，所述1.4中的注浆过程，其中第二环管片包括d、b两环管片，第三环管片包括e、c两环管片，如果本次注浆选择的是d、e两环管片，则下一次注浆选择b、c两环，如此循环进行。

本发明的有益效果是：该种施工方法将同步注浆与二次补浆有效统一，将注水泥浆与注水玻璃有机结合，增强了管片背后间隙填充的及时性和有效性，消除了传统二次注浆与盾构正常掘进二者交叉施工产生的干扰，而且与传统二次注浆方法相比，不需再单独配置水泥浆液，仅单独泵送水玻璃浆液使得注浆量大大降低，加快了施工进度，充分利用盾构机自身设备提高了自动化程度，节约了人力物力，达到了有效控制地层沉降的良好施工效果，操作简单、效果明显，且不影响正常盾构施工，能有效控制地层沉降。

附图说明

图1为本发明管片背后同步注浆装置示意图；

图2为本发明相邻两次补浆位置示意图；

图3为本发明管片背后浆液填充效果图。

图中：1、盾构机刀盘，2、盾壳，3、盾尾刷，4、周围土层，5、管片，501、第一环管片，502、第二环管片，503、第三环管片，6、水玻璃浆注浆管，7、副同步注浆管，8、主同步注浆管，9、水玻璃浆注浆泵，10、水玻璃将制备桶，11、盾构机水泥浆液同步注浆箱，12、球阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，一种盾构施工实时补充注浆防沉降控制方法，包括：

1.1开孔：在盾构刀盘1掘进到位、管片5拼装完成后，必须在管片5处于盾壳2内时在顶部开孔，并在开孔位置安装球阀12，以防止因管片5脱出盾尾后开孔导致管片5背后浆液喷涌；

1.2配置水玻璃浆液：在开孔同时，在设备桥位置放置水玻璃浆制备桶10和水玻璃浆注浆泵9；

1.3接管：将主同步注浆管8的盾尾刷3与第一环管片501相连，副同步注浆管7与脱出盾尾的第二环管片502的顶部球阀12相连，将水玻璃浆注浆管6与相邻第三环管片503的注浆球阀12相连，将主同步注浆管8和副同步注浆管7的进液端均连接至盾构机水泥浆液同步注浆箱11；

1.4掘进注浆：盾构机开始掘进下一环，同时开启主同步注浆管8、副同步注浆泵7和水玻璃浆注浆管6，打开管片5顶部球阀12，此时，盾构机的主同步注浆管8同步向脱出盾尾的第一环管片501背后注入水泥砂浆，副同步注浆泵7向脱出盾尾的第二环管片502顶部背后注入水泥砂浆，水玻璃浆注浆泵9吸取水玻璃浆制备桶10中的水玻璃浆混合液并通过水玻璃浆注浆管6向相邻的第三环管片503顶部背后注入水玻璃浆，两种浆液在管片5背后混合，实现快速硬化，实时填充间隙，减少了浆液的流失和土体的散落，控制了上部土体的沉降；

1.5注浆结束后：关闭球阀12，拆下浆管并进行清洗，如此反复进行后续施工。

作为本发明的一种技术优化方案，所述1.3中的主同步注浆管8为盾构机自带的左上、左下和右上三路同步注浆管；副同步注浆管7为盾构机自带的右下同步注浆管，可以将同步注浆与二次补浆有效统一，将注水泥浆与注水玻璃有机结合，增强了管片背后间隙填充的及时性和有效性，消除了传统二次注浆与盾构正常掘进二者交叉施工产生的干扰。

作为本发明的一种技术优化方案，所述1.2中的配置水玻璃浆液过程，水玻璃与水的配比为体积比1:1，使得水玻璃浆制备效果更好。

作为本发明的一种技术优化方案，所述1.4中的注浆过程，水泥浆液和水玻璃浆液的混合后凝固时间为40s左右控制，浆液注入量根据实际注浆压力控制，注浆压力应根据所在处的水土压力确定，一般控制在5bar以内，使得水泥浆液和水玻璃浆液混合更为充分。

作为本发明的一种技术优化方案，所述1.4中的注浆过程，其中第二环管片502包括d、b两环管片，第三环管片503包括e、c两环管片，如果本次注浆选择的是d、e两环管片，则下一次注浆选择b、c两环，如此循环进行，实现循环作业。

本发明在实施时，具体过程如下：

注浆前应将注浆材料（特别是水玻璃）及注浆设备（特别是分别适用于同步注浆管和水玻璃泵管规格的注浆头）备足待用，水玻璃浆注浆管6、副同步注浆管7以及主同步注浆管8连接好后应检查其牢固性，衬砌管片5脱出盾壳2之前，必须安装好球阀12并关闭球阀12，从脱出盾壳2后的第二环管片502和相邻的第三环管片503开展注双液浆作业，利用盾构机副同步注浆管7单独向脱出盾尾的第二环管片502进行顶部径向注水泥砂浆，同时在相邻管片背后的第三环管片503采用水玻璃浆注浆泵9注入水玻璃浆液，使水泥砂浆与水玻璃浆在管片5间隙处背后充分混合，此过程随盾构掘进不间断施工，如果本次注浆选择的d、e两环管片，则下一次注浆选择b、c两环，如此循环进行，根据掘进周围土层4的水土压力设定水玻璃浆注浆泵9和副同步注浆管7的注浆压力，一般压力不超过5bar，当接近终注压力时，降低注浆速度，以免对管环结构造成损伤；水泥砂浆与水玻璃浆在管片5背后混合并快速反应凝固，注完一处后，必须及时清洗水玻璃浆注浆管6、副同步注浆管7以及主同步注浆管8，防止堵管，等浆液充分凝固后拆除球阀12，拆后封堵注浆孔，整个过程在盾构掘进过程中需连续不间断。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。