CN102718441A - 盾构施工同步注浆的浆液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构施工同步注浆浆液。本发明的盾构施工同步注浆浆液，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂750～930kg，灰度为Ⅱ级的粉煤灰390～455kg，钠基膨润土40～65kg，水550～650kg。本发明的浆液采具有良好的和易性及流动性，可有效预防浆液离析、堵塞注浆管的现象；浆液流动性好，能及时有效填充开挖面与管片外围的建筑空隙，约束管片位移，减小地表沉降，地表沉降控制在10mm内。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道施工用浆液，特别涉及一种适用于粉土粉砂地层盾构施工同步注浆的浆液及其制备方法。
背景技术
城市轨道交通领域的迅速发展，带动了地铁盾构工法技术的应用。盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。地铁盾构法大多用于城市施工，由于盾构机的开挖掘进，对地层扰动大，同时由于开挖面与衬砌管片间的建筑空隙，对沿线地表会带来一定沉降，若不采取措施对地表沉降进行控制，一旦发生较大地表沉降，可能会产生严重的后果。在盾构机掘进过程中，同步注浆是控制地表沉降的重要工序，同步注浆是向管片与土体之间形成的建筑空隙填充浆液，达到防止地层变形、稳定管片结构、减少隧道沉降的目的。同步注浆用浆液一般由砂、粉煤灰、膨润土和水组成，浆液中各组成成分的配合比是影响同步注浆效果的关键原因。现有的同步注浆配合比如表1所示：
表1、现有技术中同步注浆浆液配比
现有的同步注浆浆液配合比中水、膨润土的用量较大，砂的用量较小，浆液的泌水率较大、保水性差，浆液易分层，不均匀，同步注浆浆液填充建筑空隙的效果差，容易堵塞管道，影响施工进度；地表沉降较大，地表累计沉降可达到10～20mm，影响地表建筑物的安全。
此外，膨润土价格较高，采用较大用量膨润土配制浆液，施工成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的同步注浆浆液泌水率较大、易分层，填充建筑空隙效果差，容易堵塞管道，地表沉降较大的不足，提供一种盾构施工同步注浆浆液，该同步注浆浆液能够很好的填充建筑空隙，减小地表沉降。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
盾构施工同步注浆浆液，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂750～930kg，灰度为II级的粉煤灰390～455kg，钠基膨润土40～65kg，水550～650kg。
优选的，上述盾构施工同步注浆浆液，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂820～900kg，灰度为II级的粉煤灰400～450kg，钠基膨润土40～60kg，水550～600kg。
上述盾构施工同步注浆浆液是发明人经反复试验研制而成，其原料及原料的用量，是通过大量试验确定的。在上述配比范围内，浆液的泌水率、粘聚性、流动性达到较好的矛盾统一，浆液不易分层，具有较好的和易性，并且浆液的容重接近原状土，浆液注入建筑空隙时，能够快速取代原状土，及时有效的固结管片周边土体，并恢复土体原有状态，能有效的控制地表沉降，可使地表单次沉降控制在1～2mm内，地表累计沉降控制在5.5～10mm，有效地保障了地表建筑物的安全。同时，浆液中细砂含量较高，采用较小用量的钠基膨润土就能达到浆液稠度为120mm的要求，节约成本。上述浆液尤其适用于粉土粉砂地层施工。
上述盾构施工同步注浆浆液的制备方法为：
(1)在拌浆桶中加入钠基膨润土和水，水的用量为钠基膨润土用量的1/3，拌制30～40min；
(2)向拌浆桶中投入细度模数为1.6～2.2的细砂、II级粉煤灰以及剩余的水，继续拌制20～30min。
先将钠基膨润土和水拌制30min，可使钠基膨润土充分发酵，便于粘结、吸附其它材料，具有更好的粘聚性及流动性，从而使得浆液具有更优的和易性。与现有技术相比，本发明的有益效果：
1)本发明提供的盾构施工同步注浆浆液，每立方米浆液中包含细度模数为1.6～2.2的细砂750～930kg，II级粉煤灰410～455kg，钠基膨润土40～65kg，水500～650kg。上述各组分含量的比例，是经过大量试验数据论证得出，如果其中某一组分超出范围，则使用该浆液进行同步注浆的效果不佳，沉降控制效果不理想。如对比例中，对比例1中各成分用量、对比例2中细砂和钠基膨润土的用量超出本发明所述的范围时，制得的浆液的泌水性较高，同步注浆后地表沉降控制效果不理想。
2)本发明提供的盾构施工同步注浆浆液和易性好，能及时有效填充开挖面与管片外围的建筑空隙，约束管片位移，减小地表沉降；浆液中含砂量较大，浆液的总体容重接近原状土，浆液注入建筑空隙后，浆液能够快速取代原状土，并恢复土体原有状态，使得地表单次沉降均在1～2mm内。地表每沉降1mm，其地表建筑物开裂、地下管线损坏的风险将成倍增加，本发明提供的同步注浆浆液可将地表累计沉降控制在10mm内，确保了地面建筑物的安全。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例列举的一种盾构施工同步注浆浆液1，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂750kg，灰度为II级的粉煤灰390kg，钠基膨润土40kg，水550kg。
浆液的制备：在拌浆桶中只加入钠基膨润土40kg，水13kg，拌制30min，然后投入细度模数为1.6～2.2的细砂820kg、II级粉煤灰820kg、水537kg，拌制20min。
实施例2
本实施例列举的一种盾构施工同步注浆浆液2，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂820kg，灰度为II级的粉煤灰400kg，钠基膨润土40kg，水550kg。
浆液的制备：在拌浆桶中只加入钠基膨润土40kg，水13kg，拌制30min，然后投入细度模数为1.6～2.2的细砂820kg、II级粉煤灰400kg、水537kg，拌制20min。
实施例3
本实施例列举的一种盾构施工同步注浆浆液3，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂870kg，灰度为II级的粉煤灰420kg，钠基膨润土48kg，水580kg。
浆液的制备：在拌浆桶中加入钠基膨润土48kg，水18kg，拌制35min，然后投入细度模数为1.6～2.2的细砂870kg、II级粉煤灰420kg、水562kg，拌制25min。
实施例4
本实施例列举的一种盾构施工同步注浆浆液4，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂900kg，灰度为II级的粉煤灰450kg，钠基膨润土60kg，水600kg。
浆液的制备：在拌浆桶中加入钠基膨润土60kg，水22kg，拌制35min，然后投入细度模数为1.6～2.2的细砂900kg、II级粉煤灰450kg、水578kg，拌制25min。
实施例5
本实施例列举的一种盾构施工同步注浆浆液5，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂930kg，灰度为II级的粉煤灰455kg，钠基膨润土65kg，水650kg。
浆液的制备：在拌浆桶中加入钠基膨润土65kg，水24kg，拌制35min，然后投入细度模数为1.6～2.2的细砂930kg、II级粉煤灰455kg、水626kg，拌制25min。
对比例1
本实施例列举的盾构施工同步注浆浆液6，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂550kg，灰度为II级的粉煤灰350kg，钠基膨润土100kg，水520kg。
浆液的制备：在拌浆桶中加入钠基膨润土100kg，水33kg，拌制35min，然后投入细度模数为1.6～2.2的细砂550kg、II级粉煤灰350kg、水487kg，拌制25min。
对比例2
本实施例列举的盾构施工同步注浆浆液7，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂650kg，灰度为II级的粉煤灰400kg，钠基膨润土80kg，水580kg。
浆液的制备：在拌浆桶中加入钠基膨润土80kg，水26kg，拌制35min，然后投入细度模数为1.6～2.2的细砂650kg、II级粉煤灰400kg、水554kg，拌制25min。
在某地铁线路施工中，该施工线路需穿越大片密集老旧房屋、原水管渠及铁路设施，工程环境复杂。区间穿越主要是粉土粉砂地层，具体为：3层砂质粉土、5层砂质粉土夹粉砂、7层砂质粉土、8层砂质粉土夹粉砂、1层淤泥质粉质粘土、1粉质粘土层、2层粉质粘土。土层灵敏度高，受扰动后易沉降。在盾构施工模拟试验阶段，采用上述实施例及对比例配制的同步注浆浆液进行同步注浆，同步注浆的注浆压力为5bar，注浆量为7m3，试验结果如表2所示：
表2、不同配比同步注浆浆液试验结果
试验结果证明，在相同注浆压力、相同注浆量的条件下，本发明配合比下的同步注浆浆液容重较大，泌水率较小，地表累计沉降可控制在5.5～10mm，对于沉降的控制较好，后期沉降时间较短，在10～15天后趋于稳定。且由于浆液中含砂量较大，其总体容重接近原状土1.83g/cm3的容重，当浆液进入土体于管片间隙后可直接取代原状土，使得地表单次沉降均在1～2mm。而超出本发明配比范围的对比例中的同步注浆浆液，地表累计沉降可控制在9.5～17.5mm，地表沉降控制效果远不如本发明提供的同步注浆浆液所能达到的效果。
Claims (3)
1.一种盾构施工同步注浆浆液，其特征在于，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂750～930kg，灰度为Ⅱ级的粉煤灰390～455kg，钠基膨润土40～65kg，水550～650kg。
2.根据权利要求1所述的盾构施工同步注浆浆液，其特征在于，每立方米浆液中各材料用量为：细度模数为1.6～2.2的细砂820～900kg，灰度为Ⅱ级的粉煤灰400～450kg，钠基膨润土40～60kg，水550～600kg。
3.权利要求1或2所述的盾构施工同步注浆浆液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
在拌浆桶中加入钠基膨润土和水，水的用量为钠基膨润土用量的1/3，拌制30～40min；
向拌浆桶中投入细度模数为1.6～2.2的细砂、Ⅱ级粉煤灰、及剩余的水，继续拌制20 ～30min。
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