岩质盾构隧道管片上浮处理方法与流程

1.本发明涉及地下工程施工领域，具体涉及一种岩质盾构隧道管片上浮处理方法。


背景技术：

2.由于隧道掘进机装备的需要，刀盘开挖轮廓线较隧道管片外径更大，从而在隧道管片和围岩之间形成一定间隙，空隙一般在0.1-0.2m左右。传统的施工工艺是隧道的掘进过程中采用同步注浆的方式，及时进行注浆以填充管片脱离盾构机的盾尾后四周存在的间隙。
3.当地下水丰富时，注浆浆液随着地下水流动则导致填充效果更差。由于盾构/tbm岩质隧道围岩变形小，围岩并不如土质隧道一样能够裹握管片，因此当注浆不密实时，已施工完成的隧道管片沿洞周会发生变形位移，从而造成管片上浮、错台、损伤等不良病害，更甚时侵限界影响运行安全。且一旦出现管片上浮，则表明相邻多组管片与隧道围岩间出现大范围空腔，即连续多组管片均会出现不同程度的上浮。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明提供的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，以解决当前期注浆不密实时，已施工完成的隧道发生管片上浮的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：本发明提供一种岩质盾构隧道管片上浮处理方法，将多环管片设置为一个注浆段，并将该注浆段其中一端的第一环管片设置为前端环，将该注浆段另一端的第一环管片设置为后端环，将位于前端环和后端环之间的管片设置为中间环；包括如下步骤：s1、向后端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；s2、向前端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；s3、监测中间环与隧道围岩之间的积水量，若超出警戒值则进行泄水处置；s4、向中间环与隧道围岩之间的间隙注入单液浆；s5、以上一注浆段的前端环作为相邻下一注浆段的后端环，重复上述步骤s2-s4以依次完成全部注浆段的注浆作业。
6.可选地，在实施步骤s1之前，还包括：测量后端环与隧道围岩的间隙距离，并将间隙距离大于第一设定值且小于第二设定值的区域标记为重点注浆区，以便于在注入双液浆时向重点注浆区加大注浆量。
7.可选地，基于标记的所述重点注浆区，对后端环上与重点注浆区连通的注浆孔进行现场扩孔处理。
8.可选地，基于标记的所述重点注浆区，在后端环表面开设新增注浆孔，且所述新增注浆孔与重点注浆区连通。
9.可选地，于后端环表面嵌设注浆管，所述注浆管贯穿后端环后置入重点注浆区或
穿过重点注浆区后嵌入隧道围岩，且所述注浆管外周壁开设有多个出浆孔。
10.可选地，若所述后端环处于富水岩层或围岩较破碎区域，则先通过注浆管对围岩体注浆，之后再将围岩注浆时挤压流入管片与隧道围岩之间的积水再次泄水处置，最后再通过注浆管对重点注浆区注浆。
11.可选地，在步骤s4中，还包括：在所述中间环的首端、中部和尾端，分别选取一个管片环，并将首端管片环设置为第一注浆环，将中部管片环设置为第一注浆环的泄压环，之后开始第一注浆环注浆作业；待所述第一注浆环注浆完成后，将中部管片环设置为第二注浆环，并将尾端管片环设置为第二注浆环的泄压环，之后开始第二注浆环注浆作业，以完成所述向中间环与隧道围岩之间的间隙注入单液浆。
12.可选地，所述泄压环内至少在拱底、拱腰及拱顶分别设置泄压孔；在第一注浆环或第二注浆环进行注浆作业时，按以下次序依次封堵泄压孔：待拱底泄压孔冒浆液时，暂停注浆并封堵拱底泄压孔；之后继续注浆，待拱腰泄压孔冒浆液时，暂停注浆并封堵拱腰泄压孔；之后继续注浆至拱顶泄压孔冒浆液。
13.可选地，还包括步骤s6：注浆完成后，对仍有滴水、渗水或壁后空洞的注浆孔补浆后再封堵，对无水或浆液饱满的注浆孔用快硬水泥进行封堵。
14.可选地，在步骤s5中，还包括：在所述相邻下一注浆段注浆完成后，对所述上一注浆段的前端环背后补注单液浆。
15.由上述技术方案可知，本发明的有益效果：本发明提供一种岩质盾构隧道管片上浮处理方法，将多环管片设置为一个注浆段，并将该注浆段其中一端的第一环管片设置为前端环，将该注浆段另一端的第一环管片设置为后端环，将位于前端环和后端环之间的管片设置为中间环；包括如下步骤：s1、向后端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；s2、向前端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；s3、监测中间环与隧道围岩之间的积水量，若超出警戒值则进行泄水处置；s4、向中间环与隧道围岩之间的间隙注入单液浆；s5、以上一注浆段的前端环作为相邻下一注浆段的后端环，重复上述步骤s2-s4以依次完成全部注浆段的注浆作业。本技术通过分段注浆的方式有效、快速地处置了已施工完成的隧道因前期注浆不密实而发生管片上浮的危害工况。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
17.图1为一个注浆段的结构示意图；图2为中间环的截面图；图3为一个注浆段的半剖视图；图4为岩质盾构隧道管片上浮处理方法的注浆步序图一；图5为岩质盾构隧道管片上浮处理方法的注浆步序图二；
图6为岩质盾构隧道管片上浮处理方法的注浆步序图三；图7为岩质盾构隧道管片上浮处理方法的注浆步序图四；附图标记：1-前端环、2-中间环、3-后端环；21-注浆孔。
实施方式
18.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
19.本发明提供一种岩质盾构隧道管片上浮处理方法，请参阅图1，将发生管片上浮区域中连续的八至十环管片设置为一个注浆段，每环管片由多个弧形砼片首尾拼接成环，并将该注浆段其中一端的第一环管片设置为前端环，将该注浆段另一端的第一环管片设置为后端环，将位于前端环和后端环之间的管片设置为中间环；具体包括如下步骤：s1、向后端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆，具体是通过后端环中管片上的注浆孔完成注浆；双液浆凝结快，短时止水堵水、封闭效果好；s2、向前端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；至此，整个注浆段管片背后由前、后端环背后的填充体形成了相对封闭的空间；通过设置前端环和后端环，并注入双液浆，形成了注浆单元，便于窜水、窜浆，以便加强注浆质量和注浆量的控制；s3、若中间环与隧道岩壁之间存在积水，则先排空积水，尤其针对隧道处于地下水丰富的区域；具体是打开部分中间环管片的注浆孔（即将原有注浆孔作为泄水孔）或新增泄水孔，对管片背后空隙进行泄水，以减少注浆段管壁后含水率；前后端环注浆形成封闭注浆单元后，对中部注浆段进行泄水、泄压，以便加强注浆质量和注浆饱满程度；s4、向中间环与隧道围岩之间的间隙注入单液浆，具体是通过管片表面预设或现场开设的注浆孔完成注浆；s5、以上一注浆段的前端环作为相邻下一注浆段的后端环，重复上述步骤s2、s3、s4以依次完成全部注浆段的注浆作业。优选地，考虑到双液浆耐久性低于单液浆，在所述相邻下一注浆段注浆完成后，再对所述上一注浆段的前端环背后补注单液浆进行加强。后期利用管片下部开孔检验管片背后出水情况和上部开孔检验管片背后注浆填充密实情况后，判断管片是否仍然存在上浮风险，若是则对局部区域进行补强注浆；s6、注浆完成后，对仍有滴水、渗水或壁后空洞的注浆孔补浆后再封堵，对无水或浆液饱满的注浆孔用快硬水泥进行封堵。
20.其中，双液浆注浆参数和单液浆注浆参数可参阅如下设置：1、双液浆注浆参数（1）配合比：水灰比=1:1，水泥浆：水玻璃=1:1，水玻璃稀释比例为1:1。浆液初凝时间控制在10~30s，注浆前进行现场试验，调整注浆配合比；（2）注浆按照注浆量和注浆压力双控的原则进行控制，当注浆量达到2m3×
间隔环数时，暂停注浆，对注浆位置前后各20环进行监测，并安排专人巡查；当注浆压力达到0.2mpa，暂停注浆，根据监测情况及时调整施工参数；
注浆过程中控制注浆压力，防止管片椭变和错台超限，保证管片成环质量；2、单液浆注浆参数（1）配合比：水灰比=1:1（注浆前进行现场试验确定配合比）；（2）注浆按照注浆量和泄压孔漏浆情况双控的原则进行控制，当注浆量达到（3m3×
间隔环数）时，暂停注浆，及时进行监测；考虑现场注浆效果及管片质量的控制，根据泄压孔漏浆情况暂停注浆，根据监测情况及时调整施工参数；注浆过程中控制注浆压力，防止管片椭变和错台超限，保证管片成环质量。
21.作为对上述方案的进一步改进，在实施步骤s1之前，还包括：测量后端环与隧道围岩的间隙距离，如可通过超声波测距技术，并将间隙距离大于第一设定值且小于第二设定值的区域标记为重点注浆区，以便于在注入双液浆时向重点注浆区加大注浆量。一个实施例，所述第一设定值为0.22-0.28m，所述第二设定值为0.3-0.35m。管片背后的间隙一般在0.1-0.2m左右，且一般采用顶部注浆，相邻管片环泄压的方式完成注浆作业；但是，在隧道掘进过程中也可能存在间隙大于0.1-0.2m的情况，如遇到自然形成的小岩洞或是隧道围岩轻微塌陷，导致局部间隙变大，由于双液浆初凝时间短（通常只有10-30s），仅采用顶部注浆的方式，非常容易出现注浆不密实这一不利情形，则我们可以在顶部注浆的同时对重点注浆区进行同步注浆，也可采用顶部、底部和重点注浆区同步注浆。
22.特别地，对于如何加大重点注浆区的注浆量，至少可采用以下三种方式中的一种或多种：1）基于标记的所述重点注浆区，对后端环上与重点注浆区连通的注浆孔进行现场扩孔处理，通过增大现有注浆孔的孔径来加大注浆量；2）基于标记的所述重点注浆区，在后端环表面开设新增注浆孔，且所述新增注浆孔与重点注浆区连通，当管片上预设的注浆孔均不落入重点注浆区时，可通过现场开孔来实现注浆，开孔孔径大小根据注浆量计算得出；3）于后端环表面嵌设注浆管，所述注浆管贯穿后端环后置入重点注浆区或穿过重点注浆区后嵌入隧道围岩，且所述注浆管外周壁开设有多个出浆孔。选用注浆管，一方面延长了注浆管路的长度，便于将双液浆输送至重点注浆区深处，另一方面，由于注浆管周侧分布有多个出浆孔，通过这些出浆孔实现多方向同步注浆，便于双液浆在重点注浆区内快速、均匀扩散；特别地，对于富水岩层或围岩较破碎区域，仅对管片与围岩之间的空隙进行注浆，难以取得理想效果，没有从根本上解决水的问题，此时，可以把注浆管打入围岩，对围岩进行整体注浆，相当于除了把管片与围岩间的空隙填满，还将管片外面的围岩形成了一圈注浆体进行隔水，确保没有水对管片造成影响。其中，注浆管既可以通过管片现有注浆孔伸入重点注浆区，也可以通过管片现场开设的新增注浆孔伸入重点注浆区。
23.值得注意的是，对于富水岩层或围岩较破碎区域，其中，围岩较破碎区域容易受强降雨、地表水大量渗入等影响而形成有水甚至多水区域，则把注浆管打入围岩并对围岩进行整体注浆时，填补岩壁缝隙的液浆会把岩层内贮存的积水挤出，一部分积水往岩层深处渗透，另一部分积水则会侵入管片与隧道围岩的间隙并快速侵入管片与围岩之间的空隙，容易导致重点注浆区在注浆时积水较多。因此，若注浆管穿过重点注浆区后嵌入隧道围岩，则采用二次分段注浆处理，即先通过注浆管对岩壁内部注浆，之后再将岩壁注浆时挤压流
入管片与隧道围岩之间的积水再次泄水处置，最后再通过注浆管对重点注浆区注浆。则为实现上述二次分段注浆，可先使嵌入岩壁部分的出浆孔处于打开状态而暂时封闭位于重点注浆区内的出浆孔。一个实施例，于注浆管外套设注浆外管，根据重点注浆区的深度裁剪注浆外管以使注浆外管收容于重点注浆区内，并使注浆外管与注浆管旋转连接，且所述注浆外管外周壁开设有与出浆孔位置相对的液浆导孔，通过旋转注浆外管来改变液浆导孔与出浆孔的连通关系，进而通过注浆外管的旋转来打开或封闭出浆孔。
24.同理，参照上述后端环背后注浆举措，对步骤s2，即前端环注浆时，和对步骤s4，即中间环注浆时，均可参照上述后端环背后注浆举措。即上述注浆举措显然适用于隧道内管片上浮区域。
25.作为对上述方案的进一步改进，在步骤s4中，还包括：在所述中间环沿隧道延伸方向的首端、中部和尾端，分别选取一个管片环（即选择首端管片环、中部管片环和尾端管片环），并将首端管片环设置为第一注浆环，将中部管片环设置为第一注浆环的泄压环，之后开始第一注浆环注浆作业；待所述第一注浆环注浆完成后，将中部管片环设置为第二注浆环，并将尾端管片环设置为第二注浆环的泄压环，之后开始第二注浆环注浆作业，以完成所述向中间环与隧道围岩之间的间隙注入单液浆。
26.一个实施例，请参阅图2，所述泄压环内至少在拱底、拱腰及拱顶分别设置泄压孔，泄压孔也可用于注浆，根据泄压孔排浆情况判断浆液填充情况及注浆压力判断浆液填充情况。在第一注浆环或第二注浆环进行注浆作业时，按以下次序依次封堵泄压孔：待拱底泄压孔冒浆液时，暂停注浆并封堵拱底泄压孔；之后继续注浆，待拱腰泄压孔冒浆液时，暂停注浆并封堵拱腰泄压孔；之后继续注浆至拱顶泄压孔冒浆液。
27.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，将多环管片设置为一个注浆段，并将该注浆段其中一端的第一环管片设置为前端环，将该注浆段另一端的第一环管片设置为后端环，将位于前端环和后端环之间的管片设置为中间环；包括如下步骤：s1、向后端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；s2、向前端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；s3、监测中间环与隧道围岩之间的积水量，若超出警戒值则进行泄水处置；s4、向中间环与隧道围岩之间的间隙注入单液浆；s5、以上一注浆段的前端环作为相邻下一注浆段的后端环，重复上述步骤s2-s4以依次完成全部注浆段的注浆作业。2.根据权利要求1所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，在实施步骤s1之前，还包括：测量后端环与隧道围岩的间隙距离，并将间隙距离大于第一设定值且小于第二设定值的区域标记为重点注浆区，以便于在注入双液浆时向重点注浆区加大注浆量。3.根据权利要求2所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，基于标记的所述重点注浆区，对后端环上与重点注浆区连通的注浆孔进行现场扩孔处理。4.根据权利要求2所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，基于标记的所述重点注浆区，在后端环表面开设新增注浆孔，且所述新增注浆孔与重点注浆区连通。5.根据权利要求2-4任一项所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，于后端环表面嵌设注浆管，所述注浆管贯穿后端环后置入重点注浆区或穿过重点注浆区后嵌入隧道围岩，且所述注浆管外周壁开设有多个出浆孔。6.根据权利要求5所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，若所述后端环处于富水岩层或围岩较破碎区域，则先通过注浆管对围岩体注浆，之后再将围岩注浆时挤压流入管片与隧道围岩之间的积水再次泄水处置，最后再通过注浆管对重点注浆区注浆。7.根据权利要求1所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，在步骤s4中，还包括：在所述中间环的首端、中部和尾端，分别选取一个管片环，并将首端管片环设置为第一注浆环，将中部管片环设置为第一注浆环的泄压环，之后开始第一注浆环注浆作业；待所述第一注浆环注浆完成后，将中部管片环设置为第二注浆环，并将尾端管片环设置为第二注浆环的泄压环，之后开始第二注浆环注浆作业，以完成所述向中间环与隧道围岩之间的间隙注入单液浆。8.根据权利要求7所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，所述泄压环内至少在拱底、拱腰及拱顶分别设置泄压孔；在第一注浆环或第二注浆环进行注浆作业时，按以下次序依次封堵泄压孔：待拱底泄压孔冒浆液时，暂停注浆并封堵拱底泄压孔；之后继续注浆，待拱腰泄压孔冒浆液时，暂停注浆并封堵拱腰泄压孔；之后继续注浆至拱顶泄压孔冒浆液。9.根据权利要求8所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，还包括步骤s6：注浆完成后，对仍有滴水、渗水或壁后空洞的注浆孔补浆后再封堵，对无水或浆液饱满
的注浆孔用快硬水泥进行封堵。10.根据权利要求1所述的岩质盾构隧道管片上浮处理方法，其特征在于，在步骤s5中，还包括：在所述相邻下一注浆段注浆完成后，对所述上一注浆段的前端环背后补注单液浆。

技术总结
本发明提供一种岩质盾构隧道管片上浮处理方法，将多环管片设置为一个注浆段，并将该注浆段其中一端的第一环管片设置为前端环，将该注浆段另一端的第一环管片设置为后端环，将其余管片设置为中间环；包括如下步骤：S1、向后端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；S2、向前端环与隧道围岩之间的间隙注入双液浆；S3、若中间环与隧道围岩之间的积水量超出警戒值则进行泄水处置；S4、向中间环与隧道围岩之间的间隙注入单液浆；S5、以上一注浆段的前端环作为相邻下一注浆段的后端环，重复上述步骤S2-S4以依次完成全部注浆段的注浆作业。本申请通过分段注浆的方式有效、快速地处置了已施工完成的隧道因前期注浆不密实而发生管片上浮的危害工况。浮的危害工况。浮的危害工况。


技术研发人员：邹光炯 彭辉 周捷 程波 易谊 胡乾 成志银 高峰 孙宜征
受保护的技术使用者：重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/8/16