1、深圳北環電纜隧道II標盾構施工二次注漿小結一、工程概況深圳電網北環110KV電纜隧道II標盾構段主要由DN4000圓形盾構隧道組成，全長5154.943m。隧道內徑4m，外徑4.6m，采用1.2m寬30cm厚C50鋼筋混凝土管片。盾構掘進過程中，同步注漿未達到預期效果、管片錯臺和破損、推進油缸擠壓防水密封圈變形等是造成成型隧道管片滲水和漏水的主要原因，因此為提高壁厚注漿的防水性及密實度，進行二次注漿使注漿體充填均勻，達到堵漏防水的目的。二、作業范圍8#井10#井區間成型隧道滲水管片及10#豎井兩側洞門，作業區間長度：1535米，作業里程：W1K5+814.500 W1K7+349.500。三、

2、地質、水文條件3.1地質條件盾構區間隧道上覆主要為雜填土、素填土、粘土、花崗片麻巖、粉砂等，隧道穿越地質主要為全風化、強風化花崗片麻巖和粉質粘土，同時少量區間段穿越中風化和微風化花崗片麻巖。3.2水文條件地表水補給主要為大氣降水，最淺地下水埋深3.5米。根據地層的富水程度及儲水介質， 本標段地下水主要為孔隙潛水及裂隙水兩種類型。3.2.1孔隙潛水第四系松散土層中孔隙潛水，其中雜填土、填石及各種砂層中含水較豐富。大部分線路段第四系地層分布于隧道上方，可對下方隧道形成越流補給。梅林變電站東側原始地貌沼澤地段面積較大，有機質土及砂土深達13m，砂土中地下水含量較豐富。3.2.2裂隙水賦存于強風化巖、

3、中風化巖及微風化巖中的基巖裂隙水也是隧道施工將會遭遇的主要地下水類型。強風化(尤其是塊狀強風化巖)、中風化巖裂隙很發育， 微風化巖花崗巖大部分地段完整性較好、局部地段裂隙較發育，微風化花崗片麻巖大多地段裂隙較發育、局部地段完整性較好。四、滲水原因分析4.1環境因素經過二次注漿后，剩余仍在滲水處最為集中于9#10#豎井500環700環處，該段地下水埋深6米，隧道斷面內地層為6-2a可塑粉質粘土、6-2b硬塑粉質粘土和8-1全風化花崗片麻巖，縱坡分別為29和40，大下坡使得地下水可以沿隧道縱縫匯流，加大了管片防水難度。4.2人為因素4.2.1同步注漿量較少由于該段區間盾構機掘進速度大于60mm/m

4、in，20min左右完成一環盾構掘進，單環注漿量大部分在23，該段地層中存在較多空洞，導致同步注漿量未與掘進完全適應。4.2.2同步注漿不均勻大下坡盾構掘進中應增大同步注漿量，尤其是上部注漿量，防止管片上浮。但實際中存在管路堵管和人為操作誤差等原因導致同步注漿不均勻，影響管片防水功能。4.2.3管片破損管片破損導致的隧道滲水處具有：滲水量大、二次注漿壓力和注漿量較難控制和滲水反復性強等特點。 圖4-1 K塊破損造成滲水（貫穿裂紋） 圖4-2 管片一角破損造成滲水4.2.4管片錯臺管片拼裝時由于拼裝誤差導致較大管片錯臺易造成管片滲水。 圖4-3 管片錯臺造成滲水 圖4-4 管片錯臺造成縱縫滲水4

5、.3.5其他原因推進過程中油缸擠壓止水條脫落、移位和管片與盾構機姿態不好等也會造成管片滲漏。五、二次注漿工藝5.1 人員和設備配置表5-1 二次注漿人員配置序號崗位人數職責1班長1組織人員注漿、保證安全2值班工程師1下達注漿指令、監控注漿質量3開孔工2使用沖擊鉆開孔、拌制水玻璃4攪拌工2搬運、拌制水泥5注漿機司機1控制注漿機6電工1接電7維保1保證注漿機正常使用總計9備注：攪拌工由電瓶車司機和調車員兼任。表5-2 二次注漿機具配置表序號名稱規格數量備注1沖擊鉆1臺2注漿頭15套3桶式攪拌機V=0.6281副4雙夜注漿機0-7MPA1臺5攪拌桶V=0.1472副6管鉗600mm1個7管鉗450m

6、m1個8鐵錘1個9刀片1盒5.2二次注漿工藝5.2.1漿液種類1單液漿單獨使用水泥漿進行注漿稱之為為注單液漿。單液漿凝固后強度高、造價低廉、漿液配制方便、操作簡單初凝時間長。隨著水灰比的增大，單液漿的粘度、密度、凝固后強度等都有所降低。其次初凝時間會增長，施工中應根據實際情況嚴格控制水灰比。2雙液漿雙液漿以水泥和水玻璃為主劑，兩者按一定的比例以雙液方式注入。雙液漿克服了單液水泥漿的凝結時間長且不能控制的缺點，提高了水泥注漿的效果。可用于防滲和加固注漿，在地下水流速較大的地層中采用這種混合型的漿液可達到快速堵漏的目的。5.2.2配合比實驗水泥選用廣西貴港P·O42.5普通硅酸鹽水泥。試

7、驗方法依據JTGE30-2005公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程；水玻璃選用波美度為38。1根據施工要求，選用水灰比為0.81.0的水泥漿，其中水泥漿與液態水玻璃體積比為1：1。21m3雙液漿中水泥漿體積為0.5 m3，液態水玻璃為0.5 m3。3選用水灰比為0.88的水泥漿，因此根據水泥的密度為3.1g/cm3及水的密度為1.0 g/cm3,計算出水泥漿中水泥的重量為：Mc=1000*0.5/(1/3.1+0.88)=416kg（其中不考慮水泥與水發生水化反應所產生的體積變化），Mw=416*0.88=366kg。4根據液態水玻璃的密度:P381.360 g/cm3，將水玻璃稀釋成30度時，

8、P30=1260(查表)，故將1m338波美度水玻璃稀釋成30波美度的水玻璃需要加385Kg水。5初步配合比為水玻璃456kg/m3，水泥416kg/m3，水366 kg/m3其中水泥漿0.5m3，水泥：水=416:366。水玻璃混合液0.5m3，水玻璃原液：水=456:167，體積比為325:167=2:1。6基準配合比設計：因為水泥漿與液態水玻璃體積比為1：1，且水泥漿在拌合站拌制。按初步配合比試配0.3m3雙液漿拌和物，各種材料用量： 水玻璃=456*0.3=137kg，水=174*0.3=52kg ，將雙液漿混合后，其膠凝時間為45秒 7天強度為：（未知） 28天強度為：（未知）表5-

9、3 二次注漿配合比（kg）A液(kg)B液(kg)A:B(L)凝結時間(s)水泥水水灰比水玻璃(40be)水4163660.88:14561671:145607.實驗結論通過對配合比拌和物試配及現場施工要求等方面綜合分析得出：配合比的各項工作性能滿足設計要求。初步配合比定為： 水玻璃：水泥：水=456：416：5335.3二次注漿工藝流程5.3.1二次注漿主要工藝流程如下圖所示：圖5-1 二次注漿工藝流程圖5.3.2二次注漿時間與工序表時間 工序7:00-7:30工作人員到齊，水泥水玻璃安放整齊，儀器設備檢查完好無損7:30-8:00檢查昨日注漿位置滲漏情況，然后到達指定位置8:008:15接

10、電、接水，然后開啟泄壓閥潤管8:158:40沖擊鉆開孔，連接管路，拌制水泥漿和水玻璃8:4010:00根據注漿壓力注單液漿（無壓力表根據經驗），每桶漿液注完后洗管10:0010:25拌制水泥漿和水玻璃10:2510:55開始注雙液漿，注入量控制在0.6m3以上 10:5511:15結束注漿，拆卸管路，文明施工11:1511:30電瓶車出洞1:302:00工作人員到齊，水泥水玻璃安放整齊，儀器設備檢查完好無損2:002:30到達指定位置2:302:45接電、接水，然后開啟泄壓閥潤管2:453:00沖擊鉆開孔，連接管路，拌制水泥漿和水玻璃3:004:20根據注漿壓力注單液漿（無壓力表根據經驗），每

11、桶漿液注完后洗管4:204:45拌制水泥漿和水玻璃4:455:15開始注雙液漿，注入量控制在0.6m3以上 5:155:35結束注漿，拆卸管路，文明施工5:356:00到達八號井，班組下班 二次注漿工序表（白班） 備注： 夜班工序與白班一致 5.4二次注漿各工序控制要點5.4.1注漿前準備階段：1.質檢員檢查注漿主材質量是否滿足要求。2.掘進班長組織人員將二次注漿使用的機具和注漿材料（其中：水泥40袋/次，水玻璃1桶/次）準備到位并使用龍門吊吊運至8#豎井電瓶車平板車上，之后掘進班長再次對全部機具進行檢查避免遺漏。3.值班工程師下達注漿指令，電瓶車將機具和材料運輸至指定位置。5.4.2注漿階段

12、：1.檢查注漿管片滲水大小、破損、錯臺等情況并更具實際情況選擇注漿點位（“就近原則”距離滲水最近注漿孔為宜），對較大破損或較大修補管片控制一次注漿量1.2m3單液漿和1.2m3雙液漿為宜。2.電工完成接電后，開孔工使用沖擊鉆開孔并將注漿頭和注漿管進行連接，然后打開泄壓閥開啟注漿機對注漿管路進行潤管。3.漿機司機連接水管并往機械攪拌桶內注水，注水液面高度至攪拌桶中部（電動攪拌桶體半徑R1=0.5m，高度H1=0.8m，體積V1=0.628m3）；開孔工進行水玻璃拌制，水玻璃引流至水玻璃攪拌桶2/3高度處（約0.4m高度處，水玻璃攪拌桶置于平板車旁，呈傾斜狀態），然后向水玻璃攪拌桶中加水。4.對A

13、液和B液分別進行充分攪拌（A液攪拌后應達到不稀、不稠，無沉淀和分層現象；B液攪拌后應無明顯分層現象），之后開啟雙管注漿機進行注漿，注漿過程中密切關注注漿壓力和管片狀態，防止注漿過多導致管片錯臺甚至坍塌。5.待接近注漿壓力上限后，停止注單液漿，短暫休整后開始注雙液漿進行封孔。5.4.2注漿收尾階段：1.注漿結束后，關閉注漿頭開關，打開泄壓閥泄壓并使用清水對注漿管路進行清洗，清洗過程中防止噴射的砂漿污染管片和風管，對部分被污染管片要及時清洗并在注漿位置進行文明施工。2.結束文明施工后，拆除注漿管、水管和電線等，若采用雙液漿封孔可在5分鐘之后直接拆除注漿頭。3.拆除所有管路、電線后，結束當環二次注漿

14、機，電瓶車駛向下一滲漏處進入下一循環。4.第二日對前一日注漿點位進行復查，超過3日無明顯堵漏效果可再次進行補漿。5.5注漿數據統計5.5.1注漿效果統計：滲水數量注漿點位成功堵漏處堵漏成功率備注47處65個32處68%5.5.2注漿環數、時間統計：開累注漿環堵漏注漿環數洞門注漿環數開累注漿時間堵漏注漿時間洞門注漿時間69環59環9環111小時89.93小時21.05小時5.5.3注漿量統計：開累注漿量補漏注漿量洞門注漿量單環最大注漿量單環最小注漿量單環平均注漿量159.01m3121.38m326.95m37m30.6m32.06m35.5.4注漿成本統計：開累注漿成本開累堵漏成本開累封堵洞門

15、成本堵漏平均成本單環最高成本單環最低成本85449.65元62761元22688.65元1063.75元/環3688.04元258.75元備注：水泥單價570元/噸，水玻璃單價940元/噸，水單價5元/噸。5.5.5單班二次注漿理論效率值單液漿流量1.33m3/h雙液漿流量1.58m3/h單液漿理論值6.344m³雙液漿理論值5.18m³單液漿實際值日最大注漿量日平均注漿量雙液漿實際值日最大注漿量日平均注漿量7.04m³2.26m³8.48m³1.08m³單班注漿理論值=注漿流量×有效注漿時間單液漿理論值=1.22×

16、;5.2=6.344m3雙液漿理論值=1.85×2.8=5.18m3理論每日注漿孔為：單液漿理論值/每環平均注漿量=6.344/2.063環，一環一孔考慮即單班三孔。實際每班注漿孔均保持在兩環以上。5.6堵漏難點分析及應對措施 5.6.1注漿量較難準確把控盾構掘進1環（1m）環形間隙理論體積：Q1=×（R2r2）×L=×(2.4422.32) ×1.2=2.5m3其中：R為盾構開挖半徑R=2.44m；r為管片外圓半徑r=2.3m；L為盾構掘進1.2環長度L=1.2m根據計算，注漿量為環形間隙理論體積的1.31.8倍。則每環的注漿量：Q2=3.3

17、4.5m3，取中間值3.9m3.盾構掘進實際同步注漿量為：2m33m3，均小于理論同步注漿量，其次同步注漿存在注漿不均（上下左右四個點位注漿時斷時續，若堵管直接停止那一路注漿），注漿作用于成型管片后部，由于每環同步注漿量都為2m3或3m3，因此二次注漿實際要填滿體積為相鄰幾環管片后部，實際需要填充空間較難估計（具體體現在地層空洞、地層收縮條件和地下水情況較難估計） 其次，滲水嚴重處集中于大下坡處，大下坡由于地下水容易匯聚，導致注漿進入后漿液配合比有一定變化，影響了漿液初凝時間和凝固強度。應對措施：達到注漿壓力后，可反復停止后注漿。5.6.2 注漿壓力無法準確控制注漿壓力控制在0.20.3Mpa

18、，不得超過0.4Mpa，若注漿量達到要求后，注漿壓力達不到0.4Mpa停止注漿，等待24天后進行再次注漿；若注漿量未達到，但壓力達到0.4Mpa，則停止注漿。但是注漿過程中一直缺失壓力表，對壓力的把控主要源自經驗，具體經驗是泵擊頻率和每一次泵擊的聲音，泵擊頻率快、聲音清脆則注漿壓力小，泵擊頻率低、聲音沉悶（感覺有回音）則達到壓力。應對措施：反復更換壓力表后仍無法工作，推測為混合器壓力表接頭處故障。3.相鄰管片滲水間接影響注漿量143、147、235、242環等二次注漿中出現相鄰管片縱縫滲水隨即暫停注漿，該四環管片注漿量分別為2m3、1.83m3、2.4m3、1.72m3，平均每環注漿1.99m

19、3，并且都取得本環管片堵漏效果，143、147、240環相鄰管片滲水時間從1周至3周不等，但最終滲水消失；235環注漿后導致238環管片滲水并且至今仍有滲水，減弱趨勢并不明顯。根據觀察除238環有管片破損外其他幾環管片無破損和較大錯臺；根據掘進跟單，該段地層為可塑、硬塑粉質粘土，盾構機掘進速度快，相對同樣地層掘進盾構姿態在該段地層中更容易下掉，因此推測該段地層含水量較其他區間段大；其次由于集中出現縱縫漏水，也有可能其原因為環向螺栓未復緊到位。應對措施：對由于注漿導致縱縫滲水的管片可以進行二次螺栓復緊。5.6.4.暫停掘進導致滲水267、268、522在掘進過程中均有停機，其中267、268環掘

20、進停機1小時，522環掘進則停機近一個班，復機前向盾尾注入膨潤土2m3，掘進過程中注入砂漿3m3，由于停機導致已有滲水匯集，膨潤土又與砂漿混合導致同步注漿漿液遠未達到預期效果，二次注漿注入后同樣受到一定影響，最終導致二次注漿效果不佳。5.6.5.破損管片未一次注漿到位對于破損管片和有修補痕跡管片，注漿量總是維持在1.21.8m3/次，注漿量過大害怕管片破損，但實際情況若第一次未達到該環所需注漿量幾日后再次注漿注漿量更難把握。應對措施：管片拼裝后出現的管片破損最好在記錄表上有詳細記錄，記錄清楚破損大小究竟是什么類型（表面破損、表面裂紋、較深破損還是貫穿性裂紋，而非總為“較小破損”），從而幫助二次

21、注漿更好控制注漿量和注漿壓力；其次，二次注漿對于破損較大管片在壓力表確實狀態下，只可采取注漿量保守，多次注漿的方式進行。5.6.6.端頭加固效果10#豎井大、小里程方向洞門注漿量分別為10.68m3和16.08m3，大里程方向進行二次端頭加固，在二次注漿量少的情況下止水效果較好，小里程方向洞門注漿量是大里程方向1.5倍，且在多次補漿后依舊有洞門滲水，可見端頭加固的質量之重要性。5.7人工、材料、機械、成本分析5.7.1人工效率1.堵漏平均每環注漿時間1.5小時/環，正常情況下一個班可完成至少2處堵漏，影響注漿效率最關鍵的因素在于人員積極性。2.滲漏點位集中、電工接電集中可明顯提高注漿效率，8月

22、11日為注漿效率最高一日，當日注漿量為11.2m3，其中單液漿7.04m3，雙液漿4.16m3，共計注漿6環管片，滲漏點位4處（247、300、302、510、511、512、522環）。3.注漿過程中單班工作人員最少5人（含質檢員），最多8人，人員較少時質檢員與其一同干活不影響工作效率，人多時部分人員工作渙散并影響他人，間接影響注漿效率。4電工能夠按時接電為影響注漿效率的另一因素，若上班期間恰好遇到更換電瓶車電瓶，只得等待其完成電瓶充電后方可進洞接電注漿。5.7.2材料使用分析1.某日注漿中拌制水泥漿出現分層、沉淀的現象，采用從下部注水和長時間攪拌后依舊無法使其攪拌均勻，推究其原因可能為傾倒

23、水泥時傾倒過猛導致水泥整體沉底最后造成分層現象，因此傾倒水泥過程中一定要控制傾倒力度。2.雨天搬運水泥，應及時在水泥上方蓋好彩條布，避免水泥淋雨變質。3.由于盛放水玻璃的攪拌桶置于走道板下方傾斜放置，因此拌制水玻璃時配合比存在一定偏差。5.7.3機械使用分析1.從實際注漿情況看，注漿機兩注漿管流量和注漿壓力不等大，部分雙液漿A液、B液混合液滿足1:1設計要求，因此首次注雙液漿后發現漿液配合比水泥漿用量大于水玻璃用量應及時調換注漿機抽漿管。2.由于二次注漿機故障，某日注漿過程中多次出現隧道內小電跳閘現象，導致多次注漿在中途暫停并發生堵管現象，因此提高注漿機穩定的工作狀態也是提高注漿效率的重要手段

24、。3.某日中板水泵停止工作導致，施工用水突然停供，漿液拌制被迫停止，人員前往中板重新開啟水泵，耽誤時間近20分鐘以上。4.某日機械攪拌桶故障，只得使用人工攪拌桶（V=0.147m3）進行攪拌，單次倒入水泥2袋（100kg），進行多次拌制漿液、開關注漿機、開關注漿頭、洗管等，注漿效率大大降低。5.注漿過程中應做好電路防水，電錘用完之后應拔下插頭，并放置到干燥的地方；其次注雙液漿過程中需要前后交接水管，水管一直處于開啟狀態，交接過程中有淋濕電箱的現象，若發生漏電后果不堪設想。6.進行注雙液漿過程中，A液與B液流量并不一致，在很多情況下甚至是水泥漿的流量大于水玻璃的流量，因此造成A液、B液配合比不滿

25、足1:1，其原因推測可能為注漿管路暢通不同或兩個管的泵擊壓力不同造成，故在可在注漿過程中調換兩支注漿管再查看效果。5.7.4成本分析1.此次二次注漿材料總成本為885450元（不含用電費用），人工總成本為54000元（注漿人員6人一個班，兩班12人，每人工資4500元/月），人工材料成本達到合計939450, 從8月1日截止9月7日共計38天，每天成本超過25000元，得出結論在隧道成型后對隧道進行防水堵漏在人工和成本上消耗巨大。 2.主材使用上水泥的使用和水玻璃的使用基本沒有浪費的情況出現，但是在施工用水的使用上每個班都存在較大的浪費，具體體現在接通管路后注漿人員為圖個人省事開啟水路后便從不

26、關閉，直至當環注漿結束拆除管路才關閉用水開關。 圖5-2 滲水得到有效封堵 圖5-3 管片破損處經多次注漿六、存在不足6.1水泥漿攪拌不均注漿作業中，攪拌水泥漿出現攪拌不均現象分層現象，其原因可能為傾倒水泥時傾倒過猛導致水泥整體沉底最后造成分層現象。6.2B液配合比未完全滿足2:1注雙液漿過程中需不斷加入水玻璃和水，實際操作中均為人工控制其加入流量，無法保證B液配合比2:1。6.3雙液漿配合比未達到1:1A液、B液有注漿機泵送混合，但根據實際消耗A液泵送量往往大于B液泵送量，導致雙液漿配合比未達到1:1。6.4注漿壓力缺失注漿機上壓力表始終處于缺失狀態，作業全過程無科學指標反饋注漿程度。6.5封孔不及時達到堵漏效果后未及時封孔，導致部分注漿孔滲漏并造成已取得堵漏效果滲漏處再次滲水。圖5-4 注漿孔未及時封孔6.6注漿孔破壞打孔作業人員操作失