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富水砂卵石地层中大直径泥水盾构同步注浆技术注浆压力设计
发布时间:2022年06月12日

注浆压力应在综合考虑地质条件、盾构机型、管片强度、注浆材料特性、地层沉降机理等信息的基础上进行选择。 泥水平衡盾构同步注浆压力理论中,国外多倾向于取孔隙水 +200 kN/m左右,国内多取为开挖面水土压力和 +20 kN/m左右,而土压力计算的理论公式及压力类型选择每个工程不尽相同[2]。 常规压力设定公式如下:

P =P 1 +2 +ΔP     (1)

式(1)中, P 为注浆压力; P1 为注浆孔处侧向土压力,该工程采用静止土压力; P2 为注浆孔所在处静止水压; ΔP 为注浆附加压力。

工程建设初期,同步注浆压力设定以开挖面水土压力为基础,采用固定附加压力设定法,地层沉降控制不尽理想。

如表 1 及图 2(本文统计数据图横坐标均为注浆位置)所示,采用零附加压力和等附加压力进行注浆施工中存在的主要问题是注浆率相对偏小,地表沉降较大[3];大直径盾构不同部位注浆量不均匀现象明显,对衬砌结构受力性能不利,常出现拼装成型的管片在纵接缝处脆性破坏现象。

表1  ZJX 部分同步注浆数据统计表

Table 1  Statistical date of the synchronous grouting

图2  不同注浆附加压力条件下地表沉降观测值图

Fig.2  Value of the ground subsidence during different additional pressure

通过分析研究相关施工经验采用变动附加压力设法定法,富水砂卵石地层中,注浆附加压力在隧道顶部、中部、底部分别设定为 0.4 ×10Pa、1.2×10Pa、1.8 ×10Pa 时,地表最终沉降较小,二次注浆钻孔过程也证实同步注浆满足其均匀密实性要求。 当注浆附加压力加大时,常出现尾盾密封刷破损、密封油脂消耗量大、管片脆性破损等现象,且地表沉降量无明显减小。 分析原因在于,大直径盾构注浆过程中,浆液在重力作用下向低势能点流动,而一定附加压梯度有效控制了浆液下流范围;作为非牛顿体的砂浆在富水砂卵石地层的渗透过程中,梯度附加压力不仅保证了浆液渗透半径,而且优化了衬砌结构受力性能。


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