管片双液注浆材料及配方研究

蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼蕼下水等因素,在一定程度上都会对桩的抗拔性能产生

一定的影响,有必要通过室内试验进一步探究不同因

素对水泥土支盘桩抗拔性能的影响,改进优化桩身结

构,以便更有效地解决地下结构的抗浮问题。参考文献[1]摇王荣彦.郑州地区高层建筑岩土工程勘察中的地下水问题[J].岩

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土工程界,2005(12):33

34,37.收稿日期:20181022作者简介:马金池(1972—),男,2008年毕业于石家庄铁道学院,工学硕士,高级工程师。文章编号:16727479(2019)01007205管片双液注浆材料及配方研究

马金池(中国电建集团铁路建设有限公司,北京摇100044)

摇摇摘摇要:采用理论研究、室内试验、现场测试的方法,提出适用于深圳地铁7号线隧道管片背后同步

注浆的双浆液适用方案。施工实践表明:该方案满足可注性和耐久性要求,效果可控,保证了施工期管

片结构的安全,取得了预期效果,对同类型地层盾构施工具有一定的借鉴意义。关键词:施工技术;盾构;双液浆;材料;配比

中图分类号:U213郾1+4摇摇文献标识码:A摇摇DOI:10.19630/j.cnki.tdkc.201810220002

StudyontheGroutingMaterialandFormulaof

Double鄄liquidbehindtheSegment

MaJinchi

(PowerChinaRailwayConstructionCo.,Ltd,Beijing100044,China)

Abstract:Basedontheoreticalresearch,laboratorytestandon鄄sitetestmethod,asuitablesolutionfordoublegroutinsynchronousgroutingbehindthetunnelsectionofShenzhenMetroLine7isproposed.Theconstructionpracticeshowsthattheschememeetstherequirementsofgroutabilityanddurability,andtheeffectiscontrollable,whichensuresthesafetyof27铁摇道摇勘摇察2019年第1期thesegmentstructureduringtheconstructionperiodandachievestheexpectedeffect.Ithassomecertain

referencesignificancefortheshieldconstructionswiththesametypeofstratum.

Keywords:Constructiontechnology;Shield;Doubleslurry;Material;Matchratio

摇摇盾构施工中盾尾离脱时,会出现临时无支撑的掘削

状态,致使盾尾空隙变形或者局部崩塌,地层松散范围

扩大[1],易产生地层变形[2]。为防止地层变形,提高隧

道的抗渗性,需要及时进行同步注浆。为防止盾构管片

周围土体的松动,加强土体对盾构管片结构的包裹保护

作用,避免管片结构因缺少必要的抗力作用而出现局部

应力集中现象[3],可采用水泥-水玻璃双浆液注浆,通过

控制盾尾注浆浆液的凝胶时间,使盾构注浆层能够均匀

包裹管片衬砌结构,改善盾构隧道管片衬砌的纵向受力

状态[4],有效控制上覆地层沉降及管片上浮。

国内外许多学者就盾构背后注浆浆液进行了深入

研究。李享松等[5]通过室内注浆材料试验、现场注浆

试验及有限元数值模拟,对注浆材料的参数及注浆孔

距进行优化分析。安妮等[6]对双液浆的凝胶时间、抗

压强度等性能进行室内试验,获得其影响因素及相关

规律。尹鑫晟[7]对泥水盾构泥膜形成规律和开挖面

稳定性两个问题进行了系统研究,采用自行研制的渗

透柱开展不同泥浆压力条件下的泥浆渗透试验,研究

泥膜的渗透性与时间的关系,以及泥浆渗透对地层渗

透系数的影响,揭示了泥浆过滤成膜的机理。姜腾[8]

等的研究证明,在不同气压作用下,泥膜存在不同的闭

气时间,超过闭气时间后,泥膜即会出现被气体击穿而

漏气的现象。韩晓瑞等对泥膜的作用原理及泥膜质量

的评价指标进行深入研究,研究表明:当泥浆颗粒级配

及密度相同时,泥浆黏度越高,物理稳定性越好。张民

庆等[9]研究了超细水泥-水玻璃双液浆的基本性能指

标,并将该浆液成功应用于广州地铁杨体区间饱和动态

含水砂层。张海涛[10]进行了浆液材料的室内配比试

验,分析各种配比对浆液性质的影响,获取不同龄期的

强度、流动性、和易性、密度、泌水率等指标,并对注浆材

料的配比进行优化。加瑞[11]等研究了泥浆颗粒级配和

地层孔径对泥水盾构泥膜形成的影响;张宁[12]等通过

工程实践,得到4种砂性地层的泥浆成膜参数;闵凡

路[13]、孔玉清[14]对废弃黏土及盾构弃渣中的优质泥浆

进行再利用。以往对水泥-水玻璃双液浆的研究,主要

集中在注浆材料的工艺和堵水效果方面,而很少对其组

成、配比及性能关系进行系统研究。

采用理论研究、室内试验、现场测试等手段,验证

双浆液配比方案的适用性及耐久性,提出适用于深圳

地铁7号线隧道管片背后同步注浆的适用方案,并在施工实践中取得了预期效果。

1摇工程概况及主要不良地质

1郾1摇工程概况

深圳地铁7号线是连接深圳特区内南半环主要居住区与就业区的局域线,西起南山区丽水路,终于罗湖区太安路,线路全长30郾173km,共设车站28座,全部为地下站。1郾2摇主要不良地质

从深圳西部的台地,经冲洪积平原、台地、丘陵和海积平原到东部的台地,地形变化大,总体地势北高南低,主要地貌单元有:海积平原、冲洪积平原、台地和丘陵。沿线主要不良地质包括:(1)海积平原区普遍分布软土且厚度较大,具有

孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低等特点,具触变性、流变性和不均匀性,属不稳定土体,施工中易产生侧向滑动和地面沉降。(2)海积平原区普遍存在饱和砂层、圆砾层,局部

夹卵石,富水性大,结构松散,属较不稳定土体,透水性强,施工中易发生坍塌、涌水、涌砂、管涌等现象,部分松散-稍密的饱和砂层为地震液化土,液化等级为轻微-严重。(3)饱和状态下残积土、全风化花岗岩、花岗片麻

岩、混合花岗岩土质不均,属较不稳定土体,受施工扰动时强度骤降,渗透性增大,易造成围岩失稳、隧道坍塌。(4)地下水的浸泡会使岩土抗剪强度降低,变形

加大,易造成基坑和隧道围岩变形、失稳、坍塌。(5)沿线场地地表水和地下水对混凝土结构、钢

筋混凝土结构中的钢筋以及钢结构具不同程度的腐蚀,须采取相应的措施。

2摇注浆材料的选取及配比

注浆材料需要满足以下特性要求:(1)充填性好,不漏失到掘削面及围岩土体中;(2)流动性好、离析少;(3)浆液应具备不受地下水稀释的特性;(4)材料分离少,以便能长距离压送;(5)注浆填充后,早期强度均匀,与原状土强度

相当;37管片双液注浆材料及配方研究:马金池(6)浆液硬化后的体积收缩率和渗透系数小;

(7)无公害、价格便宜[15]。

结合设计要求,最终确定的配合比需要满足以下

两点要求:(1)双液浆的凝结时间为10~12s。

(2)双液浆硬化后的28d单轴抗压强度不小于

2郾5MPa。2郾1摇试验配比材料

双液浆室内试验的A液拟采用水、水泥、膨润土

和稳定剂,按照一定比例调配;B液用水玻璃。为确保

施工过程不因材料供给问题影响施工进度,增强材料

供应的安全可靠性,,对不同供应商的产品进行了交叉

试验研究。不同厂家材料的搭配采取3种方案,如表1所示。

表1摇不同厂家材料试验搭配

试验序号膨润土水泥水玻璃稳定剂C广州珠江佛山中国香港D湖南东莞广州中国香港E广州东莞广州中国香港

2郾2摇拟定试验配比

室内试验分为3个阶段进行。

第一阶段:鉴于不同厂家硅酸盐水泥差别不大,选

用C组材料组合进行室内试验,验证不同配比的基本

性能。

表2摇C组材料试验配合比

组分材料C1C2C3C4A液水泥/kg250260270280A液膨润土/kg30303030A液稳定剂/L2345A液水/L826816808799B液水玻璃/L80859095水灰比3郾303郾143郾02郾85

第二阶段:对C组材料配比双液浆进行基本性能

测试验证后,得到双液浆不同材料配比特性的初步规

律。为进一步探明双液浆的特性,拟定单因素变化配

合比,对其进行试验测试,以探明双液浆的特性变化规

律。选用E组材料组合,重点研究水灰比和水玻璃用

量两大因素变化时双液浆基本性能的变化规律,为D

组、E组材料组合的推荐配合比提供理论依据。依据

第二阶段试验结果选出的凝结时间及接近现场施工要

求的水灰比区间,考虑双液浆的强度、耐久性和经济性

等要求,确定出最合适的水灰比。(1)双液浆A/B体积比和水玻璃浓度不变,改变

不同配比的水灰比,研究双液浆凝结时间和抗压强度的变化规律。具体的配比如表3所示。

表3摇E组材料试验配合比