图2-3分层度—时间曲线图
图2-4稠度—时间曲线图
根据测试结果还可得知,与水泥浆液相比,以生石灰、粉煤灰为主剂的浆液的凝结时间较长,在10~12小时左右。考虑到盾构掘进过程中一些不可避免的停机(如管片拼装、连接电缆、风管安装、机器维护保养、盾构机临时停机、电路故障等),若浆液的初凝时间较短,则增加了停机期间发生堵管的可能性,增加额外的清洗工作,并影响盾构的继续掘进。因此,浆液合理的初凝时间应与盾构掘进施工一个工班的时间接近,这样可以在每班结束时再安排浆液输送管路的清理工作,既不影响盾构连续施工,又保证能及时清理管路,避免堵管现象的发生,选用惰性浆液更为可靠。
惰性浆液在主要成分加量不变的情况下,只需调节添加剂的加量就能有效地控制、调节浆液的性能。在施工过程中,可以比较方便地对浆液的性能进行调整,以适应不同地层、不同掘进进度对浆液性能的要求,见图2-5、图2-6、图2-7。
图2-5石灰配比强度—时间曲线图
图2-6水泥配比强度—时间曲线图
图2-7稠度、流动度—外加剂加量曲线图
通过上面的分析比较,试验段施工最终选定采用以生石灰、粉煤灰为主料的惰性单液浆作为盾构施工壁后注浆的材料。
2.3注浆工艺参数的确定
2.3.1注浆量的计算
壁后注浆量Q,通常可按下式估算:Q=Vα
式中,V为理论空隙量,α为注入率。
北京地铁五号线试验段采用的土压平衡盾构机刀盘直径6.20m,而预制钢筋混凝土管片外径为6.0m,则理论上每掘进一环,盾构掘削土体形成的空间与管片外壁之间的空隙的理论体积为:V=0.25×π×(6.22-62)×1.2=2.298m3。
注入率α的主要影响因素包括注入压力决定的压密系数α1、土质系数α2、施工损耗系数α3和超挖系数α4。
则α=1+α1+α2+α3+α4
每环实际注浆量可根据地层和施工损耗等情况选取相应的注入率。
2.3.2注浆压力的确定
北京地铁五号线土压平衡盾构机在盾尾处设有四个浆液注入点,盾尾同步注浆的压力因浆液注入点位置的不同而不同。盾尾四个注浆点的位置和相互关系如图2-8所示(图中尺寸仅为示意)。
经计算得出盾构拱顶水土压力,管道中的压力损失在盾构机厂内组装时已测定,则A1、A4点处注浆压力理论计算值为
拱顶水土压力+管道中的压力损失
最大注入压力为
(拱顶水土压力+管道中的压力损失)×1.25
最小注入压力为
(拱顶水土压力+管道中的压力损失)×0.75
A2和A3点处注浆压力理论计算值为
拱顶水土压力+管道中的压力损失+侧压力系数×γ’×H+γ水×H
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