矩形盾构施工的同步注浆方法及注浆浆液的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种矩形盾构施工的同步注浆方法，包括：配制注浆浆液，所述注浆浆液包括干粉和膨胀剂，所述干粉由40％的复合硅酸盐水泥、50％的海带粉、以及10％的沸石粉按质量比混合而成；于矩形盾构的机壳上设置多个注浆孔，通过多个所述注浆孔同时向安装好的管节和土层之间注入所述注浆浆液；在注入所述注浆浆液的过程中，控制各个所述注浆孔的注浆量和注浆压力，通过所述注浆浆液填充所述管节和所述土层之间的间隙。本发明提供了一种适用于矩形盾构的注浆浆液，相较于现有的圆形盾构的注浆浆液具有较高的流动度和抗压强度，通过注入的注浆浆液填充了管节和土层之间的间隙，加固了土层的强度，避免了地表变形的情形。
【专利说明】矩形盾构施工的同步注浆方法及注浆浆液
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隧道工程领域，尤指一种矩形盾构施工的同步注浆方法及注浆浆液。
【背景技术】
[0002] 盾构同步注浆工艺是盾构法隧道施工必不可少的关键工序，是控制地面沉降和隧 道稳定性的关键。盾构同步注浆工艺是在盾构掘进的同时，通过注浆泵将具备一定工作性 能和强度的浆液注入盾尾的管片环外间隙之中，达到填充管片环外空隙的作用。
[0003] 目前现有的盾构同步注浆技术均是针对圆形盾构施工的，由于矩形盾构的顶部和 底部的建筑空隙呈水平状，浆液注入的流淌性、充填率和均匀性都较圆形隧道不利。矩形盾 构又是在大断面的工况下，同步注浆容易引起地表变形，进而引起隧道变形，故提出一种适 用于矩形盾构的同步注浆工艺尤为重要。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种矩形盾构施工的同步注浆方法 及注浆浆液，解决现有圆形盾构的同步注浆方法无法适用于矩形盾构、以及大断面的工况 下易发生地表变形和隧道变形等问题。
[0005] 实现上述目的的技术方案是：
[0006] 本发明一种矩形盾构施工的同步注浆方法，包括：
[0007] 配制注浆浆液，所述注浆浆液包括干粉和膨胀剂，所述干粉由40%的复合硅酸盐 水泥、50%的海带粉、以及10%的沸石粉按质量比混合而成；
[0008] 于矩形盾构的机壳上设置多个注浆孔，通过多个所述注浆孔同时向安装好的管节 和土层之间注入所述注浆浆液；
[0009] 在注入所述注浆浆液的过程中，控制各个所述注浆孔的注浆量和注浆压力，通过 所述注浆浆液填充所述管节和所述土层之间的间隙。
[0010] 本发明提供了一种适用于矩形盾构的注浆浆液，相较于现有的圆形盾构的注浆浆 液具有较高的流动度和抗压强度，配合在矩形盾构的机壳上设置的注浆孔，向管节和土层 之间的间隙均匀、同步的注入注浆浆液，合理的控制各个注浆孔的注浆量以及注浆压力，能 够很好地解决矩形盾构大断面的工况中易发生地表变形和隧道变形的问题，通过注入的注 浆浆液填充了管节和土层之间的间隙，加固了土层的强度，避免了地表变形的情形。
[0011] 本发明矩形盾构施工的同步注浆方法的进一步改进在于，所述注浆浆液还包括 砂、粉煤灰、膨润土、减水剂、以及水，其中所述的砂、粉煤灰、膨润土、干粉、减水剂、膨胀剂、 以及水，以质量比860:560:100:25:3:20:360的比例混合。
[0012] 本发明矩形盾构施工的同步注浆方法的进一步改进在于，于矩形盾构的机壳上设 置多个注浆孔包括：
[0013] 于所述机壳的顶部中间设置两个相邻的注浆孔以作为顶部注浆孔；
[0014] 于靠近所述机壳的两个上角部各设置一个注浆孔以作为肩部注浆孔；
[0015] 于靠近所述机壳的两个下角部各设置一个注浆孔以作为腰部注浆孔；
[0016] 于所述机壳的底部设置两个注浆孔以作为底部注浆孔。
[0017] 本发明矩形盾构施工的同步注浆方法的进一步改进在于，所述的顶部注浆孔、肩 部注浆孔、腰部注浆孔、以及底部注浆孔注入所述注浆浆液的比例为3:3:2:2。
[0018] 本发明矩形盾构施工的同步注浆方法的进一步改进在于，控制所述注浆孔的注浆 量包括：
[0019] 根据地层条件设定注浆率，所述注浆率为100%至150% ;
[0020] 利用公式
[0021] Q = V* λ (1)
[0022] V = (L*H)2-(I^i)Wl1 (2)
[0023] 计算得出注浆量；
[0024] 式（1)中：Q为注浆率，V为注浆浆液的充填体积，λ为注浆率，
[0025] 式（2)中：L为矩形盾构的长度，H为矩形盾构的高度，1为管节的长度，h为管节 的高度，I 1S管节的幅宽。
[0026] 本发明矩形盾构施工的同步注浆方法的进一步改进在于，控制所述注浆孔的注浆 压力包括：
[0027] 利用注浆压力公式计算出各个注浆孔的注浆压力的下限值，所述压力公式为：
[0028] Pl = (H1+H2) γΚ0/1000+Ρ2
[0029] 其中：Pl为注浆孔的注浆压力的下限值，Hl为所述机壳至地面覆土的厚度，Η2为 注浆孔距机壳顶部的高度，γ为单位体积土体的重度，KO为侧向压力系数，Ρ2为注浆孔的 管阻。
[0030] 本发明矩形盾构施工的同步注浆方法的进一步改进在于，注浆过程中实际注浆压 力大于所述注浆孔的注浆压力的下限值，小于注浆压力的上限值。
[0031] 本发明矩形盾构施工的同步注浆方法的进一步改进在于，所述注浆压力的上限值 为所述注浆压力的下限值与IMPa之和。
[0032] 本发明一种矩形盾构施工的注浆浆液，包括砂、粉煤灰、膨润土、干粉、减水剂、膨 胀剂、以及水，以质量比为860:560:100:25:3:20:360的比例混合而成，所述干粉由40 %的 复合硅酸盐水泥、50%的海带粉、以及10%的沸石粉混合而成。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1为本发明矩形盾构的截面示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0035] 本发明提供一种矩形盾构施工的同步注浆方法及注浆浆液，该注浆浆液符合矩形 盾构对环境保护及成环隧道稳定性控制要求，相比于传统的圆形盾构的注浆浆液具有较高 的流动度和抗压强度，该注浆浆液提高地表的抗压强度，抑制地表变形。配合注浆孔的设计 以及注浆量和注浆压力的控制，实现在管节和土层之间均匀注入注浆浆液，通过浆液固结 形成加固结构，有效解决了地表沉降、隧道收敛变形、以及隧道上浮的问题。下面结合附图 对本发明矩形盾构施工的同步注浆浆液及同步注浆方法进行说明。
[0036] 本发明提供的一种矩形盾构施工的注浆浆液，适用于矩形盾构施工，该矩形盾构 施工的断面较大，比如断面尺寸为11. 7m*7. 14m，大断面的矩形盾构施工对周围环境保护和 隧道稳定性的要求较高。该矩形盾构的施工过程为，矩形盾构机向前掘进开挖隧道，从隧道 的尾部开始拼装管节，每向前挖一环隧道，就在该新挖出的一环隧道处拼装一环管节，这样 循环向前推进。本发明的注浆浆液用于填充装好的管节和土层之间的间隙，通过注浆浆液 将间隙填满，提高土层的抗压强度，抑制地表变形，以及控制隧道收敛变形。
[0037] 本发明矩形盾构施工的注浆浆液包括砂、粉煤灰、膨润土、干粉、减水剂、膨胀剂、 以及水，具体的按照质量比的配合比例如表1所示：
[0038]
【权利要求】
1. 一种矩形盾构施工的同步注浆方法，其特征在于，包括： 配制注浆浆液，所述注浆浆液包括干粉和膨胀剂，所述干粉由40%的复合硅酸盐水泥、 50%的海带粉、以及10%的沸石粉按质量比混合而成； 于矩形盾构的机壳上设置多个注浆孔，通过多个所述注浆孔同时向安装好的管节和土 层之间注入所述注浆浆液； 在注入所述注浆浆液的过程中，控制各个所述注浆孔的注浆量和注浆压力，通过所述 注浆浆液填充所述管节和所述土层之间的间隙。
2. 如权利要求1所述的矩形盾构施工的同步注浆方法，其特征在于，所述注浆浆液还 包括砂、粉煤灰、膨润土、减水剂、以及水，其中所述的砂、粉煤灰、膨润土、干粉、减水剂、膨 胀剂、以及水，以质量比为860:560:100:25:3:20:360的比例混合。
3. 如权利要求1所述的矩形盾构施工的同步注浆方法，其特征在于，于矩形盾构的机 壳上设置多个注浆孔包括： 于所述机壳的顶部中间设置两个相邻的注浆孔以作为顶部注浆孔； 于靠近所述机壳的两个上角部的位置各设置一个注浆孔以作为肩部注浆孔； 于靠近所述机壳的两个下角部的位置各设置一个注浆孔以作为腰部注浆孔； 于所述机壳的底部设置两个注浆孔以作为底部注浆孔。
4. 如权利要求3所述的矩形盾构施工的同步注浆方法，其特征在于，所述的顶部注浆 孔、肩部注浆孔、腰部注浆孔、以及底部注浆孔注入所述注浆浆液的比例为3:3:2:2。
5. 如权利要求1所述的矩形盾构施工的同步注浆方法，其特征在于，控制所述注浆孔 的注浆量包括： 根据地层条件设定注浆率，所述注浆率为100%至150% ; 利用公式 Q = V* 入（1) V = (^)^(1^)^^(2) 计算得出注浆量； 式（1)中：Q为注浆量，V为注浆浆液的充填体积，A为注浆率， 式（2)中：L为矩形盾构的长度，H为矩形盾构的高度，1为管节的长度，h为管节的高 度，^为管节的幅宽。
6. 如权利要求1所述的矩形盾构施工的同步注浆方法，其特征在于，控制所述注浆孔 的注浆压力包括： 利用注浆压力公式计算出各个注浆孔的注浆压力的下限值，所述压力公式为： PI = (H1+H2) yK0/1000+P2 其中：P1为注浆孔的注浆压力的下限值，H1为所述机壳至地面覆土的厚度，H2为注浆 孔距机壳顶部的高度，Y为单位体积土体的重度，K0为侧向压力系数，P2为注浆孔的管阻。
7. 如权利要求6所述的矩形盾构施工的同步注浆方法，其特征在于，注浆过程中实际 注浆压力大于所述注浆孔的注浆压力的下限值，小于注浆压力的上限值，所述注浆压力的 上限值为所述注浆压力的下限值与IMPa之和。
8. -种矩形盾构施工的注浆浆液，其特征在于，包括砂、粉煤灰、膨润土、干粉、减水剂、 膨胀剂、以及水，以质量比为860:560:100:25:3:20:360的比例混合而成，所述干粉由40 % 的复合硅酸盐水泥、50%的海带粉、以及10%的沸石粉混合而成。
【文档编号】C04B28/04GK104478369SQ201410837700
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月28日 优先权日:2014年12月28日
【发明者】黄 俊, 黄德中, 朱雁飞, 郑宜枫, 李刚, 吴惠明, 陈培新, 方宇林 申请人:上海隧道工程股份有限公司, 上海隧道工程有限公司, 上海隧道盾构工程有限公司