干混砂漿在盾構(gòu)同步注漿中的應(yīng)用探討???

李江龍

摘 要：普通同步注漿單液砂漿在高水壓富含水環(huán)境下灌注較易出現(xiàn)灌注不密實、離析、漿液流失等問題，難以達(dá)到預(yù)定的施工效果;再加上當(dāng)前城市發(fā)展對環(huán)境保護(hù)、噪音污染等要求逐漸提高，以及鬧市中施工場地受限的原因，對于現(xiàn)場開放式拌合站建設(shè)的手續(xù)審批日益苛刻，干混砂漿的出現(xiàn)有效地解決了上述問題。本文首先闡述了干混砂漿的特點，其次，以武漢軌道交通8號線馬房山～洪山區(qū)政府站區(qū)間工程為例來系統(tǒng)探討了在盾構(gòu)同步注漿中干混砂漿的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：干混砂漿;盾構(gòu);同步注漿

0引言

合理利用城市地下空間、大力提高城市交通能力目前已經(jīng)成為了各大城市建設(shè)的主要方向，近年來城市軌道交通工程項目數(shù)量越來越多、建設(shè)規(guī)模的不斷增大，對于施工工藝、施工材料等均提出了更高的要求。盾構(gòu)法是當(dāng)前城市地鐵隧道與過江海隧道建設(shè)施工過程中所采用的一種先進(jìn)施工方法，而盾構(gòu)同步注漿是地下隧道盾構(gòu)施工過程中的一種壁后注漿工法，它是以注漿泵的泵壓作用為載體，在盾尾的管片環(huán)外間隙中灌入水泥砂漿，以此來達(dá)到降低地面沉降程度、管片環(huán)位置固結(jié)、管片環(huán)外空隙填充等功效，而盾構(gòu)同步注漿能否得以順利完成，其關(guān)鍵還是在于砂漿的性能，尤其是在高水壓富含水地層條件下對砂漿的抗?jié)B透性、抗水分散性、抗裂化性、耐水性等要求頗高，若砂漿選擇不當(dāng)，那么就會對地下隧道施工質(zhì)量、注漿效果、注漿成本等造成較大的影響。普通同步注漿單液砂漿在高水壓富含水環(huán)境下灌注較易出現(xiàn)灌注不密實、離析、漿液流失等問題，難以達(dá)到預(yù)定的施工效果;再加上當(dāng)前城市發(fā)展對環(huán)境保護(hù)、噪音污染等要求逐漸提高，以及鬧市中施工場地受限的原因，對于現(xiàn)場開放式拌合站建設(shè)的手續(xù)審批日益苛刻，干混砂漿的出現(xiàn)有效地解決了上述問題，本文以武漢軌道交通8號線馬房山～洪山區(qū)政府站區(qū)間工程為例，就干混砂漿在盾構(gòu)同步注漿中的應(yīng)用進(jìn)行探討[1]。

1干混砂漿的特點

干混砂漿是由膨潤土、細(xì)砂、粉煤灰、水泥等材料在干燥篩分處理之后，再進(jìn)行計量與混合，使之成為粉狀混合物或顆粒狀混合物。干混砂漿或以散裝形式，或以袋裝形式運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在使用時只需采用專用設(shè)備加水拌和后即可直接使用。由于干混砂漿是由具備精確計量系統(tǒng)、成套生產(chǎn)設(shè)備、先進(jìn)質(zhì)量控制體系的專業(yè)廠家來進(jìn)行生產(chǎn)，其生產(chǎn)全過程實現(xiàn)了“三化”（分別是集成化、一體化、自動化），級配率、含泥量、含水量等均得以控制，確保了原材料配合比的科學(xué)性與準(zhǔn)確性;而強(qiáng)制機(jī)械拌合又可讓各物料實現(xiàn)均勻混合，品質(zhì)檢驗又可讓產(chǎn)品品質(zhì)實現(xiàn)均衡有效。干混砂漿具有較多優(yōu)點，主要體現(xiàn)在：環(huán)保性好（基本不會出現(xiàn)揚(yáng)塵）、質(zhì)量佳（嚴(yán)格按照配合比加工好，施工誤差好控制）、場地需求小（場地僅需要30平方米即可，原來設(shè)拌合站則至少需100平方米以上）、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)[2]。

2工程概況

馬房山站～洪山區(qū)政府站區(qū)間始于珞獅南路與洪興巷交叉口，沿珞獅南路向南延伸，止于珞獅南路與文秀街交叉口。線路沿武漢市二環(huán)線珞獅南路敷設(shè)，右線長度1429.7m，左線長度1438.5m（長鏈8.788m），采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)從馬房山站大里程端始發(fā)。線間距15.21～44.61m，線路平面最小曲線半徑500m，豎曲線半徑5000m，最大縱坡-15‰，隧道埋深約10.45～13.23m，設(shè)2座聯(lián)絡(luò)通道（兼泵房）[3]。

區(qū)間隧道主要穿越地層：（10-2）黏土（Q2-3al+pl）、（10-2a）黏土夾碎石（Q2-3al+pl）、（13-2）紅黏土（Q2-3dl+el）、（13-3）殘積黏性土（Q2-3dl+el）、（16a）溶蝕狀石灰?guī)r、（17b-1）強(qiáng)風(fēng)化泥巖。

3施工工藝

3.1 干混砂漿配比

通過廠家按不同配合比進(jìn)行試驗，滿足同步注漿料的性能指標(biāo)的條件后，用于現(xiàn)場施工，再根據(jù)粘土地層現(xiàn)場實際使用過后反饋的信息，將干混砂漿的配合比最終調(diào)整為：（1）水泥：規(guī)格為P.O 42.5級水泥，配合比為250kg;（2）砂：規(guī)格為細(xì)度模數(shù)為2.2-1.6的細(xì)砂，配合比為600kg;（3）粉煤灰：規(guī)格為二級灰，配合比為450kg;（4）膨潤土：規(guī)格為納基，且粘度不小于25，配合比為120kg;（5）水的配合比為450kg。

3.2 測試方法與養(yǎng)護(hù)條件

試件規(guī)格為40mm×40mm×160mm，基于JGJ 70-90《建筑砂漿基本性能的試驗方法》來測定干混砂漿的密度、分層度、稠度等參數(shù)，基于GB 177-85《水泥膠砂強(qiáng)度檢測方法》來測定干混砂漿的抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度，基于GB 8077-87《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》來測定干混砂漿的流動度;基于GB/T 3183-1997《砌筑水泥》來測定干混砂漿的泌水率;基于DIN 52617《建材吸水率測定方法》來測定干混砂漿的吸水率。養(yǎng)護(hù)條件選擇在濕度為60%、室溫為20℃的自然環(huán)境下即可[4]。

3.3同步注漿流程

（1）干混砂漿運(yùn)輸。干混砂漿廠，距8號線項目約17km，一般在夜間采用30噸粉料罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場，再泵送至干混攪拌站，運(yùn)輸時間約1個小時，泵送時間約半小時，干混砂漿存儲量能滿足現(xiàn)場施工需求。

（2）地面攪拌站拌漿。為了保證同步砂漿供應(yīng)的及時性，干混砂漿攪拌站包含4個80噸干混砂漿筒倉、2個攪拌機(jī)、1個水箱、1間中控室，整體占地大小為15×15m。干混砂漿4個筒倉滿足現(xiàn)場盾構(gòu)掘進(jìn)1～2天。

（3）漿液運(yùn)輸。由中板砂漿車來運(yùn)輸漿液，并推進(jìn)同步注漿。根據(jù)以往地鐵施工經(jīng)驗，二次注漿成本約占同步注漿成本的30%左右;項目使用干混砂漿后，二次注漿量減少，目前右線二次注漿仍在繼續(xù)施工，右線二次注漿的成本約占同步注漿成本的15～20%。

3.4 施工控制措施

3.4.1做好施工材料管理工作

盾構(gòu)同步注漿施工所使用的材料較為復(fù)雜，首先，要結(jié)合設(shè)計圖紙和施工方案來進(jìn)行施工材料采購，確保所采購到的施工材料能夠符合現(xiàn)場施工的需要，當(dāng)然，為了提高施工材料的質(zhì)量，需要“貨比三家”，選擇性價比高、誠實守信的供貨廠家;其次，在施工材料入場之前，務(wù)必要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定來對施工材料的性能、規(guī)格予以把關(guān)，防止不合格的施工材料進(jìn)場[5]。

3.4.2做好機(jī)械設(shè)備和施工人員的管理

若要確保盾構(gòu)同步注漿施工質(zhì)量，還需切實做好機(jī)械設(shè)備和施工人員的管理。務(wù)必要結(jié)合工程項目的實際情況來建立健全相應(yīng)的管理制度，既要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備管理，優(yōu)化機(jī)械設(shè)備配置，降低操作風(fēng)險，又要做好人員管理，尤其是要切實貫徹落實好施工質(zhì)量檢查與技術(shù)交底，力爭讓每位施工人員都能夠掌握具體崗位的技術(shù)要點，進(jìn)而提高盾構(gòu)同步注漿施工質(zhì)量。

3.4.3做好施工方案編制工作

施工方案是指編制出來的盾構(gòu)同步注漿施工實施方案，主要內(nèi)容包括工程項目施工安全方案、技術(shù)方案、施工組織結(jié)構(gòu)、施工人員組成等。按照國家出臺的相關(guān)規(guī)定，腳手架工程、降水護(hù)坡工程、模板工程等危險性較大的工程還需專門編制出專項施工方案，包括必要的文字說明與二維剖面圖、立面圖、平面圖，且還需要結(jié)合實際的施工過程來動態(tài)調(diào)整，技術(shù)要求較高，且還要滿足“可行”、“安全”、“全面”等要求，并且進(jìn)行有效分析，防止在實際施工過程中出現(xiàn)工程變更。由此可見，做好施工方案編制工作是盾構(gòu)同步注漿施工與質(zhì)量管理的主要組成部分。

4結(jié)果與討論

4.1 干混砂漿使用分析

馬洪區(qū)間管片同步注漿理論方量為4.03m3，注漿率為1.5～2.0，粘土地層中注漿量即為6.04～8.06m3，目前8號線馬洪區(qū)間右線已洞通，環(huán)數(shù)為953環(huán)，注漿量基本在6方以上，注漿率為1.5左右，滿足設(shè)計要求[6]。

4.2 地表沉降分析

目前右線隧道已貫通，現(xiàn)對使用干混砂漿作為同步注漿材料的盾構(gòu)施工引起的地表沉降進(jìn)行分析，現(xiàn)取右線始發(fā)段、正常掘進(jìn)段、到達(dá)段的典型監(jiān)測點進(jìn)行分析，其中始發(fā)段最大沉降點為第6環(huán)處監(jiān)測點，沉降量最大為-6.7mm，當(dāng)同步注漿后24h后，地表沉降值未繼續(xù)增大，后期地表沉降趨于穩(wěn)定。正常掘進(jìn)段最大沉降點為第226環(huán)處監(jiān)測點，沉降量最大為-9.3mm，當(dāng)同步注漿后24h后，地表沉降值也未繼續(xù)增大，后期地表沉降趨于穩(wěn)定。到達(dá)段典型沉降點為第920環(huán)處監(jiān)測點，沉降量最大為-17.6mm，當(dāng)同步注漿后24h后，地表沉降值也未繼續(xù)增大，后期地表沉降趨于穩(wěn)定。地表沉降控制值為±30mm。

4.3 隧道成型質(zhì)量分析

右線管線在使用干混砂漿同步注漿后，管片錯臺量控制較好，管片上浮量較小。管片縱縫錯臺量在0～4mm之間，管片環(huán)縫錯臺量85%在0～8mm的范圍內(nèi)。

5討論

通過本項目部的實際使用和相關(guān)數(shù)據(jù)分析，干混砂漿與普通現(xiàn)場拌制砂漿相比，具有以下優(yōu)點，值得在后續(xù)施工中推廣應(yīng)用：

（1）質(zhì)量：原料質(zhì)量均勻穩(wěn)定，配合比可控，在存儲和輸送過程中具有良好的持久工作性，施工性能更佳;初凝時間短，現(xiàn)場試驗一般為60min～120min，有利于粘土地層管片上浮的控制及管片穩(wěn)定性，管片錯臺量小，地表沉降量可控，并且二次注漿用量減少約50%;

（2）場地：干混攪拌站場地占用小，與現(xiàn)場拌漿占用場地相對節(jié)省了水泥存儲場、膨潤土存儲場地，節(jié)省占地面積50%;

（3）人工：現(xiàn)場拌漿人工一般為裝載車司機(jī)、水泥、膨潤土攪拌人員等3人，干混砂漿攪拌站1人即可完成單個攪拌站的操作;

（4）環(huán)保：干混砂漿生產(chǎn)、運(yùn)輸、攪拌、輸送一體化的施工工藝，全過程封閉管理，大大減少現(xiàn)場拌制造成的環(huán)境污染;

（5）經(jīng)濟(jì)：隧道二次注漿量減少，二次注漿成本降低;從廠家直接發(fā)出，材料損耗率低，節(jié)約成本;但干混砂漿運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本較高。

當(dāng)然，本項目在使用干混砂漿過程中也遇到了一些問題，并提出如下建議：

（1）攪拌機(jī)軸承損壞，攪拌機(jī)拌漿的下料管發(fā)生堵管現(xiàn)象，影響現(xiàn)場施工進(jìn)度，建議對攪拌設(shè)備進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)，并應(yīng)對攪拌機(jī)的下漿管進(jìn)行改造，減少堵管現(xiàn)象的發(fā)生;

（2）目前干混砂漿在成都、上海地鐵進(jìn)行了成功應(yīng)用，但僅上海地區(qū)出具了同步注漿用的干混砂漿地方規(guī)范，干混砂漿可參考的技術(shù)規(guī)范較少，若能在武漢地鐵推廣，建議編制相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)干混砂漿應(yīng)用施工。

參考文獻(xiàn)

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