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基础注浆的扩散规律是注浆基础沉管隧道注浆孔设计的重要依据。通过对舟山沈家门海底隧道注浆基础模型试验研究,分别记录了单孔注浆和双孔注浆模式下随注浆试验时间进程的浆液扩散距离和注浆量,分析了注浆浆液扩散距离与时间的关系以及注浆量与时间的关系,总结了注浆扩散的规律。试验结果表明,本文所选用注浆材料和注浆设备在较低注浆压力条件下,扩散半径可达600cm,确保隧道基底空间密实充填,并对注浆孔布置间距提出了建议。其对类似注浆基础沉管隧道工程的注浆扩散半径确定具有借鉴价值。
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第
8
卷第
6
期
2012
年
12
月
地下空间与工程学报
Chinese Joumal of Underground Space and Engineering
Vo
l. 8
Dec.2012
海底沉管隧道基础注浆扩散规律的试验研究*
李源沈永芳
2
黄醒春
2
(1.浙江省舟山市普陀区住房和建设局,浙江舟山
316100;2.
上海交通大学海洋水下
工程科学研究院,上海
200231)
摘
要:基础注浆的扩散规律是注浆基础沉管隧道注浆孔设计的重要依据。通过对舟山
沈家门海底隧道注浆基础模型试验研究,分别记录了单孔注浆和双手
l..
i
主浆模式下随注浆试验
时间进程的浆液扩散距离和注浆量,分析了注浆浆液扩散距离与时间的关系以及注浆量与时
间的关系,总结了注浆扩散的规律。试验结果表明,本文所选用注浆材料和注浆设备在较低注
浆压力条件下,扩散半径可达
600cm
,确保隧道基底空间密实充填,并对注浆孔布直间距提出
了建议。其对类似注浆基础沉管隧道工程的注浆扩散半径确定具有借鉴价值。
关键词:海底沉管隧道;基础注浆;浆液扩散;试验
中图分类号:
U456. 3
文献标识码
:A
文章编号:
1673
一
0836
(2012)
06
-1244
-
06
Test Study on Di
fT
usion Laws of Foundation Grouting in Submarine
Immersed Tube Tunnel
Li
Yuan
1
,
Shen
Yongfang
2
,
Huang
Xingchun
2
(1.
Housing
α nd
Constmction Bureau , Putuo District ,
Zho
ω
han
,
Z
均
iiang
316100 ,
China; 2. Chinese Underwater Technology Institute ,
Shangh
α
i
Jiaotong University ,
Shangh
α
i
200231 , China)
Abstract:
Diffusion
1aws
of foundation grouting are important basis for the design of grouting
ho1es
in immersed
tube tunne
l. Based
on
the
mode1
test of Zhoushan Shenjiamen harbour tunnel , the slurry diffusion distance and grou-
ting
vo1ume
with the time of grouting test have been recorded respective1y under the modes of sing1e
ho1e
and doub1e
ho1es
grouting. The re1ationships between grouting slurry diffusion distance and time as well as between grouting
vol-
ume and time have been analyzed. The laws of grouting diffusion have been summed up in this paper. Test results
show that the se1ected grouting materials and grouting equipment in this study can give 600cm of diffusion radius and
ensure the dense filling in the tunne1 basement space under the
10wer
grouting pressure condition. The spacing of
grouting holes layout has been recommended. This research will have a reference value for determining the slurry
diι
fusion radius of foundation grouting in the simi1ar immersed tube tunne1 projec
t.
Keywords:
harbour immersed tube tunne1; foundation grouting;
sl
山
ry
diffusion; test
1 号
l
、
-
p
近年来,我国经济的腾飞推动交通工程事业的
蓬勃发展。国内正建、即建和拟建多处跨海隧道,
修建海底隧道在勘测、设计和施工等方面均面临众
收稿日期
:2012-10-15
(修改稿)
多关键技术难题[
1
,
2]
。而海底沉管隧道的基础处
理是设计与施工的重要环节
[3]
。
沉管隧道的基础处理有多种方法
[4
-8]
其中注
浆法具有与管段接合紧密、能与基槽内有少量淤泥
也可固结、砂浆固结后不液化、造价低、施工周期短
作者简介:李源(1
966-)
,男,浙江舟山人,工程师,大学本科,主要从事市政工程建设管理工作。
E-mail;pt-1y@163.com
2012
年第
6
期
李
源,等:海底沉管隧道基础注浆扩散规律的试验研究
1245
等一些突出的技术优势,适用于回淤量较大、有抗
震要求等工况条件下的沉管隧道基础
[9)
。自宁波
国江隧道使用注浆基础以来,注浆法已在沉管隧道
及相关工程中得到逐步推广,并取得了较多的应用
研究成果
[10
-13)
。
舟山沈家门港海底隧道为国内首次采用沉管
法施工的海洋水下隧道,其基础采用管内注浆法进
行处理。沈家门港隧道基础由
0.6
m
厚碎石层和
0.4
m
厚压浆层组成。管段沉放前先抛填
0.6
m
厚碎石层并整平,管段沉放后,先在管段两侧抛填
碎石,再从管内向管底与碎石层间隙压浆。由于该
隧道管段断面较小,隧道坡比较大,并受特定潮沙、
水文条件、回淤等特定条件的影响,我们于
2010
年
对舟山沈家门海底隧道进行了现场模型试验研究。
本文介绍舟山沈家门港海底隧道基础注浆等
比例模型试验的试验装置设置、注浆试验过程、单
孔注浆和双孔注浆试验浆液扩散数据分析等,得到
本工程试验状态下浆液扩散规律,并对本工程管段
注浆孔设置提出建议,以期为本工程设计和相关沉
管隧道工程设计和试验提供借鉴。
2
试验概况
2.1
试验装置
试验装置分为试验平台及试验池、注浆装
置等。
2.
1.
1
试验平台及试验池
试验平台底部下压力按
3.2
kPa
的压力值模
拟,试验平台底板尺寸为
1
1.
5 m x 1
1.
5
m
,厚
0.3
m
,上翻挡墙高预设为
0.7
m
,墙厚
0.3
m
,墙顶
另设
0.3
m
高
0.15
m
厚档水板。混凝土等级同管
段混凝土,容重
25
kN/m
3
o
试验水池的深度需满足垫层高度与试验平台
浮运要求,挖深至
2.6
-
2.8
m ,留
60
- 80
cm
余
量。土池放坡开挖,坡比
1
:
2
,池底平面尺寸可取
为
13
mx26
m
,以满足试验平台预制和浮运、试验
的要求。试验平台在试验池预制区预制完毕后,放
水浮运至支墩上安置。试验平台预制区铺填
30
cm
厚
5
-25
mm
碎石垫层,碾压密实平整,以方便试
验平台起浮。试验池布置如图
1
所示。
试验平台装置为
1
个大型水池内架设
1
个平
面尺寸为
1
1.
5xl
1.
5m
的钢结构平台,按抗浮系
数及结构刚度要求设计钢结构平台、侧板高度、加
强肋等。钢结构板平台模拟管段底板,平台具有储
水功能,可模拟管段的不同抗浮系数,整个平台四
26000
(1
1)
区
制
预
A
口
平
验
试
DOOR-
1:2
放坡开挖
圈
1
试验池布置示意图
Fig. 1 Schematic diagram of test pool arrangement
周用数根钢支撑(或千斤顶)托住、定位,底板按三
角形布置
A
、
B
、
C
注浆孔。沿各测孔径向
45
度等
间隔布置压砂扩散监测线。其中:压浆扩散观察采
用预埋条状高强有机玻璃方式,以提高观测精度;
同时,各注浆孔布置注浆压力测量装置,监测注浆
扩散的同时测量注浆压力,以便建立扩散半径与注
浆压力的相关关系。并在池底铺上一层碎石垫层,
平台底面与池底垫层的距离同管段与基槽底部垫
层的距离一致,模拟海底施工的工况条件,池中灌
水淹没至平台底面。平台上面压载使试验荷载尽
可能接近实际荷载。
浆液扩散观察窗部位预埋通长钢结构,混凝土
语捣完成后在钢结构上安装高强有机玻璃板,完成
观察窗的密封,根据设计的要求,纵向注浆孔间距
5750
mm
,横向注浆孔间距
6000
mm
,试验平台平
面布置示意图见图
2
。沿钢结构长向,每隔
1m
做一
横向加劲肋。压力盒布置方式为同心放射状,以注
浆孔为中心,沿观察窗方向布置在临近观察窗处,共
布置
3
层,距压浆孔距离分别为
1
m
、
2
m,3
m
。
2.
1.
2
注浆装置
注浆装置为:注浆泵两台及料斗,注浆软管。
动力注浆装置配制如下:
注浆泵
2
台
CHEMICAL
CENTRIFUGAL
PUMP
,
RGB90-50
毡,扬程
60
m
,流量
50
旷
/h
,进口
直径
152
mm
,出口直径
152
mm
,电机功率
18.5
kW
,转速
1
450
r/min
,生产厂家为格林泵业。
注浆管:内径
152
mm
的钢丝缠绕橡胶管。
2.2
试验过程
2.2.1
试验浆液配合比
采用水泥:粉煤灰:砂:水:膨润土=
189 :
264.6
: 1134 : 302 : 37. 8
(每
m
3
砂浆用料
)
,稠度
121
mm
。
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