TSS管后退式注浆工艺总结

一、工程概述

厦门东通道（翔安隧道）翔安端通风竖井中心桩号为YK11+300（测设中线右偏6.07m），位于海域浅滩段，距右洞口1310m，距海堤930m。断面为圆形，净空半径8.3m，对右线隧道进行送排风，同时还作为左线行车隧道的紧急情况排烟通道。竖井顶面高程为5.5m，井底路面设计标高为－45.947m，井深约52m。

竖井场地总体地质条件较复杂，地层从上至下为：人工填土层，淤泥层，淤泥混砂层（薄层，呈透镜体状），粗砂层，全风化黑云母花岗岩层，强风化黑云母花岗岩层，弱风化～微风化黑云母花岗岩层。地下水位-0.8m左右。粗砂层为富含水层，透水性强，K＝3.545m/d，层厚约8～11m；全～强风化黑云母花岗岩层含基岩裂隙水，为弱透水层，K＝0.367m/d，层厚约8～12m。 二、现场情况

2006年6月9日凌晨1时和中午11：40时，竖井于同一位置发生两次涌砂突水，最大涌砂约60m3/分（所幸人员机械撤离及时，未造成安全事故）。现场紧急采用砂袋反压，控制险情进一步扩大。涌砂发生后，经有关各方研究决定，在竖井周围再增加两排高压旋喷桩。虽然新增高压旋喷桩严格按照设计施工，但没有达到预期效果。经过相关各方研究决定，为了确保施工安全，竖井在开挖前必须进行井内补充注浆加强。自2006年7月29日至2006年8月16日，先后三次在竖井底部封闭掌子面全断面帷幕注浆或钢板桩上割孔环向注浆，但都未达到止水效果。吸取前段时间注浆经验，

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在竖井施工完钻孔灌注桩后，继续采取TSS管注浆。 三、注浆目的

为彻底解决含水砂层注浆止水技术难题，对竖井砂层段进行TSS管注浆加固止水，以确保安全开挖竖井砂层段。同时，也为正洞即将开挖至砂层段提供更加可靠的注浆参数：

①、 分析注浆材料的可靠性及临海砂层可注性；

②、 模拟暗挖隧道和竖井注浆埋置深度，观察注浆压力、注浆量对周

边环境的影响和注浆的安全性，进一步确定不同周边条件下的注浆参数；

③、 进一步研究确定出适合该工程注浆工艺实施的普通水泥双液浆

和单液浆的浆材配合比；

④、 对比分析普通水泥双液浆和单液浆的可注性及堵水加固效果； ⑤、 检验不同注浆材料的可泵性和可注性，为下一步在类似地层进行

注浆提供依据。

四、注浆参数设计

1、注浆材料

根据前期注浆结果并结合现场，综合考虑凝结时间、可注性、强度、抗分散性、耐久性、可操作性和经济环保等因素、注浆材料采用普通水泥单液浆和普通水泥—水玻璃双液浆，根据现场实际情况，对配合比进行相应的优化选择。配合比情况如表1所示。

表1 浆液配合比 序号 1、 名称 普通水泥单液浆 配合比 W:C=0.8~1.0 2

2、 普通水泥双液浆 W:C=0.8~1.0 C:S=0.15~0.2 水玻璃浓度30~35Be` 鉴于以往采用普通小导管注浆注浆时，在小导管顶进过程中容易出现小导管被砂体充填，导致浆液无法注进或难以注进，难以达到加固砂体和止水的效果，本次注浆主要以TSS小导管注浆为主，辅助超前普通小导管注浆。TSS小导管及其配套止浆系统分别如图1、2、3：

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2、注浆参数

注浆参数如表2所示。在现场注浆施工中，注浆参数根据实际情况进行动态调整优化。

表2 现场注浆参数初始值表

参 数 名 称 浆液扩散半径（m） 注浆终压（MPa） 浆液凝胶时间（min-sec） 注浆速度（L/min） 注浆分段长（m） 单孔单位注浆量（L/m） 水泥浆：水玻璃 TSS管规格（mm） 参 数 值 0.5～0.7 0.3～2.0 双液浆： 16sec～16min20sec 20～50 0.5～0.8m 砂层：300～400 强风化层：150～250 （1：1）：0.15、（1：1）：0.2 φ42（壁厚3.5mm） 3、注浆顺序

根据现场情况，翔安端竖井注浆主要在SS2a`段，共8.5m，注浆过程中，进行隔孔注浆，每次间隔1个孔，注浆孔位布置如图4：

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注浆孔位布置如图4

4、TSS管后退式注浆工艺

采用TSS管及其配套止浆系统注浆步骤如下： ①、 将止浆塞配套后下入TSS管中并进行

止浆塞初始定位（见图5）； ②、 顺时针旋转顶杆螺母，使止浆塞膨胀，

当感觉旋转吃力时停止旋转，即已达

到较好的止浆效果； 图5

③、 接通管路进行注浆施工，当注浆

参数达到设计参数（主要以注浆压力控制）时停止该段注浆（见图6）；

④、 逆时针钻转顶进螺母，使止浆塞

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图6 膨胀恢复，后退止浆塞一个注浆步距进行第二段注浆；

⑤、 按以上顺序循环下去，直至将整个注浆段完成。 TSS管内后退式分段注浆工艺流程如图7所示：

TSS管后退式注浆工艺流程图7

5、主要注浆机械设备配套

表3 机械设备配套表

序号 1 2 3 4 5 6 机械名称 风钻 单缸双液注浆机 搅拌机 储浆桶 储水玻璃桶 清水桶 型号 YT28 ZX-70/80D 数量 3 2 1 1 2 2 单位 套 台 台 个 个 个 6、注浆结束标准 ①、单孔注浆结束标准

以注浆压力为主、注浆量为辅的原则进行控制。注浆过程中，以定压达到设计注浆终压为第一控制原则，如果长时间注浆压力不上升，则按定量标准进行注浆控制。

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②、全段注浆结束标准

设计的注浆孔基本达到注浆结束标准，同时对井壁渗水情况进行观察，若渗水量过大，必须再次对所注TSS管进行复注浆，直至达到渗水量小或无渗水的效果。 7、注浆效果检查 ①、分析法

可以通过注浆量Q1、注浆压力P、出水量Q2 绘制Q1-P-Q2Q曲线来判断注浆效果。 ②、钻孔检测法

根据注浆情况，在注浆段钻设一定数量的检测孔，孔内出水量应小于12m3/d。 ③、其它方法

还可以采用地震波法、声波法及电磁波法等间接方法对注浆效果进行检测。

8、质量保证及安全保障措施

①、对注浆的配合比进行严格的控制，需要对水桶、水玻璃桶进行刻度划分，在保证配合比不变的情况下（1：1：0.27），现场对水玻璃进行稀释（1：1体积比）和水灰比进行调整（0.8：1质量比），以便于现场配合比控制。

②、水泥和水玻璃应严格控制，符合设计要求，严禁使用过期水泥和波美度不符的水玻璃，必要是进行现场检验。

③、浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3~5min，但不得超过

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30min，未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。

④、注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量过大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如井壁或井底掌子面冒浆，可采取加大水玻璃浓度的方法，观察冒浆情况，若还继续冒浆，停止注浆并清洗TSS管，以便复注浆。调整浆液配比、缩短浆液固结时间、大泵量、低压力注浆、间歇注浆都能达到注浆结束标准。

⑤、严格进行注浆效果检验评定，符合要求时才能结束注浆作业，当未达到注浆结束标准时，必须进行复注浆，直至符合注浆结束标准。

⑥、孔口管、止浆塞要安装牢固，施工期间严禁人员在其正前方，以防止孔口管冲出伤人，确保施工安全。

⑦、注意每次注浆完后对注浆机械的保养和维修，注意用电安全，经常进行检修杜绝漏电伤人，并派专人进行维修和操作，非专业人员不得随意操作或维修。 五、注浆结果及分析 1、注浆过程分析

①、本次注浆主要采用TSS管进行注浆，同时辅助以普通超前小导管。在综合考虑可注性和可泵性及环保等各方面因素的前提下，注浆材料以普通水泥双液浆为主、普通水泥单液浆辅助，相互结合，互为补充，以达到堵水和加固砂层的目的，保证开挖顺利进行。

②、由于前期对竖井涌砂涌水进行高压旋喷桩施工加固、全断面帷幕注浆、钻孔灌注桩施工形成止水帷幕，在本次注浆中，结合前期工作，堵水止水达到了设计要求，而且井壁上只有少量清水流出。

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③、在整个注浆过程中，基本处于正常状态，且串浆主要位于打设的TSS管，冒浆主要位于还未支护的井壁和超前小导管处，初支的裂缝处时而伴有漏浆现象，通过调整水玻璃用量、水灰比和注浆压力，对冒浆和漏浆进行及时封堵并复注浆，也取得了良好的效果；针对大量孔已经达到设计注浆量，但注浆压力还不达到1MPa，现场采取继续注浆的原则，直至注浆压力达到2MPa为止停止注浆，本次注浆呈挤密-劈裂-再挤密的

形式，将砂层的孔隙率减小，提高砂层的自 图8 稳能力，起到了加固砂层、止水堵水的效果（见图8）。 2、注浆参数分析

①、根据注浆参数设计要求并结合现场实际情况，本次注浆（包括之后的再次复注浆）达到了预期的效果，且在注浆过程中，压力是主要控制因素（2MPa以内）。

②、竖井井壁注浆加固富水砂层，通过渗水量观测每天的渗水量不超过12m3，出水由原来的承压水（见图9）变注浆后的线状或滴水状（见图6），由原来的含砂变成注浆后的清水，

由原来的流砂状变成注浆后的固结浆块状，通 见图9 过开挖，发现靠近井壁附近的砂层有了明显改善，由原来的毫无自稳能力变成具有一定强度的固结砂浆块，确保了竖井顺利开挖过砂层段。

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③、从竖井开挖情况得出，通过注浆，对竖井砂层中的海水大部分挤

出注浆范围以外，并很好的将海水补给的通道隔断，其道了较好的止水、堵水并加固砂层的效果，并可以看出注浆后砂层中

形 成浆脉（见左图10），充填于富水砂层中，砂层首先得到了挤密，由于注浆压力控

制的较大，砂层大多形成不同程度的劈裂（见右图11）。 图11 六、注浆成果综述

通过前期的全断面帷幕注浆，TSS管贴片打入过程中容易脱落，针对该现象，对贴片进行胶粘并注浆前对TSS管用高压水进行清洗，防止贴片脱落后砂进入TSS管中影响注浆效果（见图12）；在整个注浆过程中由

于TSS管是一次性全部打入后才注浆，出现了浆液从TSS管中漏出的现象，鉴于此，为了确保注浆质量，应注浆孔注浆采用打入一根注一根，这样就减小了向TSS管串浆的几率；此次注浆是在钻孔灌注桩在竖井外侧形成了止水帷幕的情况下注浆，竖井周围水的补给路径被基本切断，在此情况下，注浆将砂层中的水挤出并加固砂层，改变原有砂的孔隙率，并在砂层

图12 中形成较理想的浆脉，从而更好的加固砂层。

通过在竖井砂层段注浆，验证了TSS管后退式注浆的可行性，而且锻

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炼了注浆队伍，使注浆人员熟悉了TSS管注浆的基本原理，掌握了注浆技术。后退式注浆通过分段注浆，注一段加固一段，达到控域注浆的目的，可以使砂层得到充分的加固，同时也体现了TSS管及其配套系统的优越性能，TSS管利用贴片有效的防止了注浆管在打设过程中溢浆孔被砂或别的介质堵塞，保证注浆的顺利进行。

本次注浆以普通水泥-水玻璃双液浆、普通水泥单液浆为注浆材料，其 设计配合比是比较合理的，设计配合比的可注性和可泵性得到了验证，且可行，但若选择超细水泥等更为优质的材料，浆脉发育如何，止水、加固砂层的效果将有待试验验证。

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