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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量设计
发布时间:2022年06月12日


盾构施工过程中,应进行注浆压力与注浆量双控的办法实施,保证浆液及时有效填充地层空隙并具备设计强度。 结合已有施工技术统计资料,同步注浆量不仅与理论盾尾间隙量有关,注浆率大小还与以下因素有相关性:水文地质条件、注浆材料性质、泥浆参数、盾构姿态控制、盾构掘进参数、地层沉降指标等。

注浆量与泥浆参数的相关性分析

研究注浆量与泥浆参数关系时着重采集泥浆密度变化明显而其他施工条件基本相同的施工区段,从而便于对数据进行一元回归分析。 部分统计数据及处理结果见图 3。

注:逸浆量 =实际注浆量 - 理论注浆量

图3  同步注浆量与泥浆密度相关性统计图

Fig.3  Analysis of correlation between grouting amount with slurry density

通过分析计算统计数据,注浆逃逸量与泥浆密度呈现较明显的正相关性,而变量之间的回归关系函数表达式却很难建立。 导致这一现象的可能性原因是盾构施工中影响同步注浆量的因素的复杂多变性,而以地层空隙率、地层水土压力为主的地层条件的变化会直接引起注浆量大范围的波动。在砂卵石地层中能够在开挖面形成良好泥膜,提高盾构掘进过程中砂卵石地层受力性能是泥浆参数设计中考虑的主要因素,泥浆参数与注浆关系并未作为主控项目进行研究。

注浆量与地表沉降相关性分析

盾构正常掘进地段的地表横向沉降槽曲线基本沿隧道轴线呈典型的正态分布,在轴线处的沉降值最大,沿隧道轴线两侧呈对称分布,地表沉降过程分为:先行沉降、开挖面前沉降、通过沉降、盾尾空隙沉降、后期沉降 5 个阶段[4],相关数据统计及处理结果见图 4。

图4  注浆量与地层沉降统计图

Fig.4  Analysis for correlation between grouting amount and ground subsidence

以上结果表明,其他条件保持相对稳定的情况下,同步注浆量与地层沉降大小呈正相关性,其中盾尾空隙沉降与注浆量间相关性较小,而累计沉降量与注浆量有明显正相关性。 可能性原因在于砂卵石地层的沉积条件及点对点的受力特点,提高了地层短时间内的自稳能力。 当同步注浆率较小而不能使砂浆有效填充地层空隙并保持一定强度时,地层逐渐由掘进过程的压密状态渐变为松动、坍落状态,从而导致其后期沉降加大。

注浆量与盾构纠偏量相关性分析

大直径盾构掘进过程中,盾构姿态控制主要以盾构自动导向系统为向导,通过调节推动系统不同区域的推动压力,保证盾构沿设计轴线掘进。 结合以往施工经验,盾构沿曲线施工、盾构纠偏频率及纠偏速度等会不同程度地影响注浆量的变化。 相关数据统计及处理结果见图 5。

图5  注浆量与盾构纠偏量统计图

Fig.5  Analysis for correlation between grouting amount and the adjusted value of shild posture

以上统计结果显示,盾构纠偏量 值与同步注浆量呈现弱相关性。 分析其原因在于,大直径盾构在直线段掘进与曲线段掘进产生的盾尾间隙差值较注浆理论空隙很小,致使统计数据并不能明确反映复杂施工条件下注浆量与盾构纠偏量之间的关系。




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