TSS型注浆管注浆工法.doc

TSS型注浆管注浆工法铁道部隧道工程局一、前言饱和动态含水砂层是隧道与地下工程施工的一大难题，在该种地层中开挖隧道施工时极易发生涌水和涌砂等工程灾害目前，在该种地层中施工隧道，通常采用明挖法、浅埋暗挖法、盾构法或冻结法等施工方法在采取浅埋暗挖法，利用注浆技术处理饱和动态含水砂层时，可借鉴应用的工法不多铁道部隧道工程局曾在地铁一号线箕——体育西路区间隧道通过采用超细水泥——水玻璃双液浆（简称MC—S双液浆）作为注浆材料；采用一次性钻头，跟管钻机钻进成孔；后退式分段注浆技术；洞长短管相结合注浆堵水方案，成功地解决了该区间长111.8m饱和动态含水砂层的注浆加固，保证了隧道的安全开挖，并研究出了一套配套工法铁道部隧道工程局在上一工法特点的基础上，针对工法中注浆孔成成孔较为困难这一弱点，进一步进行了深入研究，通过对注浆管材、布管工艺、注浆工艺的系统研究，研制了一种新型的TSS型注浆管，研究了TSS型注浆管的布设及注浆工艺，并经过将其在市过街道工程施工中现场应用，在不断完善、发展和总结的基础上，形成了本工法该工法具有适用性和广阔的应用前景二、工法特点（一）采用超细水泥——水玻璃双液浆作为注浆材料。

二）采用TSS型注浆管作为注浆管材TSS型注浆管采用普通焊接钢管加工制作，管材料源广，加工容易三）利用顶管技术进行注浆管布设，施工速度快，不会发生涌水、涌砂四）施工设备配套简单、工艺易操作，施工成本较低五）采用浅埋暗法施工 三、适用围本工法主要适用于饱和动态含水砂层（砂层为中细砂、中砂、中粗砂、粗砂，砂层渗透系数围为10－2～10－4cm/s）的铁路、市政、公路、水工、电力等各种地下隧道工程的注浆加固堵水其它地层根据要求可选用四、工法原理及关键技术（一）TSS型注浆管具有袖阀管的作用花管部分溢浆孔上覆盖着贴片，这样可以保证浆液通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和砂粒难以进入注浆管材，从而达到注浆管的单向阀作用二）采用TSS型注浆管，采取超细水泥——水玻璃配双液浆进行注浆施工，浆液在砂层中主要形成均匀渗透扩散，不易发生大量的劈裂、挤压状况，可以较好地均匀加固砂层，形成完整的防水帷幕三)采用风钻、风镐，采取顶管技术布设注浆管，避免了注浆管布设过程中砂粒的排出，较好地解决了在饱和动态含水砂层中的成孔、布管工艺四）采用TSS型注浆管的配套系列设备，可以满足后退式分段注浆工艺，其注浆分段长度短（一般取0.6～1.0m），可以有效地解决海陆交互相冲积饱和动态含水砂层中，中、粗、细砂交互出现，地质多变等复杂条件下，注浆加固的均一性，提高其整体加固效果。

五）利用监控量测技术，及时修正设计参数，完善注浆参数，有效地控制地表隆起，保护环境五、工艺流程TSS型注浆管注浆施工工艺流程见图1一）注浆管加工按设计图纸加工TSS型注浆管二）施工准备1．封闭工作面做止浆墙：为防止注浆施工过程中工作面冒浆，每循环开挖后应对工作面止浆岩墙进行喷砼封闭，厚度不小于50cm为适应注浆孔位的定位方便，可将掌子面喷成平面2．机械设备维修及试运转：在注浆施工前和开挖施工过程中，应对机械设备进行检查、维修、保养，使其保持良好的状态3．施工材料准备：施工材料包括TSS型注浆管及其配套的孔注浆设备和注浆用的超细水泥、水玻璃、缓凝剂等注浆材料施工前必须将材料运至工作面附近，每次应备足两个小班的材料用量，且随用随补充4．抢险材料的准备；含水砂层开挖过程中，可能会发生突发性的涌水和涌砂现象，给施工及地面设施安全造成危害因此，必须事先准备好抢险防涌材料，如棉纱、草袋、方木等好差施工准备封闭工作面配制浆液TSS型注浆管加工风钻引孔监控量测，控制地表隆起值≯30mm风镐顶管后退式分段注浆补孔注浆超前小导管施工开挖支护注浆效果检查评定图1 TSS型注浆管注浆施工工艺流程图（三）注浆管布设1．架设作业平台；2．按照设计图纸在工作面上将注浆管孔位用红油漆标出；3．采用0.5m立杆按开孔位置相对座标，采用相对距离定位技术进行钻杆定位，采用YT—28风钻（或7655风钻），用1m钻杆对砼封闭层进行钻穿引孔。

4．采用手持风镐，利用作业平台，用冲击套将注浆管顶入地层，注浆管外露10～20cm5．注浆管布设后，采用棉纱+速凝水泥砂浆将注浆管周围封填，以避免注浆施工中产生返浆四）注浆作业1．注浆参数注浆参数如表1所示注浆参数表 表1参数名称 参数值注浆加固围开挖轮廓线外拱部及边墙2～3m，底板以下1～2m，掌子面砂层注浆管长4～6m根据需要进行选择止浆岩墙50cm喷射砼层+（1.5～2m）余留止浆墙凝胶时间30～60s扩散半径0.5～0.8m终孔间距按式进行计算确定式中：指注浆终孔间距（m）；指浆液扩散半径（m）注浆速度5～30l/min注浆段长0.6m注浆终压0.5～1.2Mpa（地下管线影响地带取低压，其它取中、高压）单段注浆量按式进行计算确定式中：指注浆量（m3）；指浆液扩散半径(m)；指注浆段长（m）；指地层空隙率；指地层空隙充填率；指浆液损失率，一般取10～30%2．配制浆液（1）超细水泥浆的配制①根据预配制水泥浆的体积，按水灰比和缓凝剂掺量计算出所需要的超细水泥、水和缓凝剂的用量施工中宜采用水灰比为W:MC=1.5:1~3:1②根据用量，首先在容器中加入水和缓凝剂，强力搅拌，待缓凝剂充分溶解后，加入超细水泥，强力搅拌，混合均匀。

2）水玻璃浆的配制在浓水玻璃中加入水，边加水边搅拌，边用玻美计测试其浓度，到达所需要的稀释浓度为止施工中宜采用水玻璃浓度为30~40Be’3．注浆作业注浆管全部布设完成后，开始进行注浆作业采用TSS型注浆管配套设备，采用双液注浆泵，采取后退式分段注浆工艺进行注浆作业后退式分段注浆工艺：将带有止浆塞的芯管和顶管连接后插入到注浆管相应位置，顺时针旋转芯管上的法兰盘，使止浆塞膨胀，以达到止浆效果连接注浆管路，采用双液注浆泵向孔注浆，每次注浆段长选择为0.6m，即第一段注浆完成后，反时针旋转芯管上的法兰盘，使止浆塞恢复到原状，将芯管后退0.6m，进行第二段注浆，如此下去，直至将整个注浆段完成后退式分段注浆要特别注意止浆塞的损坏程度，施工过程中若发现止浆塞存在问题，应立即更换，以免引起注浆管堵塞，造成芯管无法拔出，影响正常施工五）监控量测采用精密水准仪测试在注浆过程中地表的变形情况，控制注浆过程中地表的隆起变形在注浆过程中，地表隆起限值为30mm，否则，应调整设计参数，采取增加注浆管数量，缩短布管间距，以达到控制地表隆起变形，确保工程施工安全，有效保护周围环境六、材料（一）注浆材料施工中主要采用超细水泥——水玻璃双液浆。

超细水泥的粒径选择按J.C.King可灌性判式进行J.C.King可灌性判式如下： 或 式中：（通常取）——注浆比； 、——地层的粒径累计曲线的15%，10%的 颗粒直径； 、——注浆材料的粒径累计曲线的85%， 95%的颗粒直径（通常采用注浆材料颗 粒的85%、95%粒径作为注浆材料的“最 大代表粒径”）二）注浆管材及其配套止浆系统施工中采用TSS型注浆管及其配套止浆系统TSS型注浆管采用小口径的焊接钢管（加厚型）加工制作其系列配套止浆系统由TS—A顶杆、TS—B注浆芯管、 TS—C顶杆螺母、 TS—D止浆塞等四部分组成它们应和TSS型注浆管相配套七、机具设备主要机具设备见表2注浆施工主要机具设备 表2项目名称机械名称型 号成孔设备风钻YT-28风镐普通型冲击套自制注浆设备注浆泵HFV-5D或KBY-50/70型等双液注浆泵搅拌机QV-300/50输浆设备高压胶管Dg25-Pg16混合器T型抗震压力表16Mpa高压球阀φ25八、劳动组织根据工程数量要求，合理地安排劳动力。

在注浆施工中，施工人员要听从现场施工组的统一安排，服从指挥，各司其职，严格施工纪律施工劳动组织安排如表3所示注浆施工劳动组织 表3工 种人 数职 责一班三个班技术人员13负责全面注浆工作工班长13协助技术人员工作，负责劳动力安排司泵13负责注浆泵的操作，记录注浆参数钻孔（制浆）39负责布设注浆管；注浆时配制浆液孔口位置26负责顶管工作；注浆过程中下注浆芯管，测试凝胶时间辅助工13负责文明施工合计927九、质量标准及技术要求1．TSS型注浆管应符合加工及质量标准要求；2．注浆孔孔位标注误差≤±1cm；3．钻孔定位误差≤±1cm；4．浆液凝胶时间应在设计值围；5．单孔单段注浆量不得少于设计注浆量的80%；6．注浆压力不得高于注浆终压，注浆过程中当各孔注浆量达到设计注浆量时，注浆终压应接近设计终压；7．注浆过程中，地表隆起值≤30m m；8．注浆结束后检查孔钻进过程中排出的岩粉中应有浆液的胶凝体，检查孔钻孔结束后，将钻孔放置一段时间，观察检查孔中应没有涌水、涌砂现象9．检查孔注水试验，注浆后地层渗透系数应≤10-4cm/s；10．开挖过程中，对固砂体取样进行力学指标测试，固砂体抗压强度应≥0.3Mpa。

十、安全措施注浆结束后，应对注浆效果进行检查评定，注浆效果未达到要求，不得进行开挖施工在施工过程中若出现局部涌水、涌砂应立即封闭，补充注浆注浆效果的检查评定主要采取分析法、钻检查孔法和开挖面取样测试等三种方法分析法包括注浆过程中的P—Q—t曲线分析、群孔注浆浆液填充率的反算分析；钻检查孔法包括检查孔的观察和检查孔注水试验；开挖面取样测试主要是对开挖面砂样固结体力学指标测试十一、效益分析1．TSS型注浆管加工、布设工艺简单，同洞长短管相结合注浆工艺（地铁体区间采用）相比，施工进度可提高50%2．同盾构法相比，采取TSS型注浆管注浆工艺施工饱和动态含水砂层，可以减少对环境的污染，同时，施工成本降低60％以上十二、工程实例市向西路人行地道工程位于市深南东路与向西路丁字路口，工程由主通道和四个梯道组成主通道穿越市交通最为繁忙的深南大道该路段区域地面交通繁忙，地下管线较多主通道采取“浅埋暗挖法”施工主通道设计净宽6.0m，净高2.5m，长49.34m梯道净宽3.6m，净高2.5m，梯道总长130.4m主通道最大覆土厚约5.3m，最小覆土厚约4.3m通道中部设水泵房，南2#梯道平段设配电房，通道采用割圆拱形断面。

该工程竖井及梯道通过人工填土层、埋藏植物层（Qpd）、第四纪冲积层（Qa1+p1）；主通道穿越地层为第四纪冲积层，其中南口开挖断面拱部及墙身为淤泥粉质粘土层和粉质粘土层，底板为中、粗砂层；北口开挖断面为中、粗、细砂层工程所在地区地下水属孔隙型潜水类型，稍具承压主要赋存于第四纪冲洪积砂层中，水量丰富地下水与河有水力联系，水位随季节变化较大，稳定水位为0～2.6m，标高为2.29～2.97m通道位于地下水位。