CN102745951A - 一种快速配置盾构壁后注浆液配方的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速配置盾构壁后注浆液配方的方法，它通过大量系统性的试验分别测得各组成成分变化下浆液的性质，然后建立以浆液组成：水胶比、胶砂比、膨水比、粉灰比、添胶比为自变量，以浆液的工程性能为变量的拟合硬性浆和惰性浆的方程组。根据各个盾构施工现场的特殊性确定的浆液的工程性能，通过这两个方程组，采用优化的方法快速的确定浆液的配比及各种材料的添加量。然后，根据确定的浆液配比，在施工现场进行该配方的一组验证试验，确定该配方浆液性能满足工程施工要求。该方法可以大量的减少试验时间，具有很高的效率。

Description

一种快速配置盾构壁后注浆液配方的方法

技术领域

本发明属于低下工程技术领域，主要涉及如何快速配置复合盾构壁后注浆液性能要求的浆液配方的方法。

背景技术

目前，盾构法施工中将现场拌制好的浆液泵送到盾尾空隙中，以稳定隧道管片和减少地层沉降的目的。在目前盾构法隧道的施工中，普遍采用的是硬性单液浆或者惰性单液浆，其中硬性单液浆的主要成分是水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水、减水剂。惰性单液浆的主要成分是熟石灰、粉煤灰、膨润土、砂、水、羧甲基纤维素钠(CMC)。这两种单液浆都具有适用范围广、成本低廉等特点，在国内软土地层中的盾构法隧道施工中，得到广泛的应用并取得了积极的效果。但是在实际应用的过程中，浆液配比的确定往往需要大量的试验，耗费大量的时间。

单液浆液的配比是影响浆液性能的决定性因素，但是目前国内对浆液配比和浆液性质之间的关系并没有成系统的试验或者研究。因为施工条件的复杂，对浆液性能的要求也多种多样，因此，如何在现场快速配制出符合盾构壁后注浆液性能要求的浆液的问题亟待解决。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种快速确定符合盾构壁后注浆液性能要求的浆液配方的方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种快速配置盾构壁后注浆液配方的方法，包括以下步骤：

a、确定所需配置浆液的指标，包括密度ρ、流动度F、分层度D、泌水率B、凝结时间C、体积收缩率S和早期强度Q；

b、当配置硬性单液浆时，硬性单液浆中主要成分水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水和减水剂的配比量通过公式组（1）获得：

其中，x₁为水胶比，表示水与胶凝材料的质量比；x₂为胶砂比，表示胶凝材料与砂的质量比；x₃为膨水比，表示膨润土与水的质量比；x₄为粉灰比，表示粉煤灰与水泥的质量比；x₅为添胶比，表示减水剂与胶凝材料的质量比，而胶凝材料包括水泥和粉煤灰；

当配置惰性单液浆时，惰性单液浆中主要成分熟石灰、粉煤灰、膨润土、砂、水和CMC的配比量通过公式组（2）获得：

其中，x₁为水胶比，表示水与胶凝材料的质量比；x₂为胶砂比，表示胶凝材料与砂的质量比；x₃为膨水比，表示膨润土与水的质量比；x₄为粉灰比，表示粉煤灰与熟石灰的质量比；x₅为添胶比，表示CMC与胶凝材料的质量比，而胶凝材料包括熟石灰和粉煤灰。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：能快速确定浆液的配方，节省大量试验时间，具有很高的效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1：

某施工现场需要配置的硬性单液浆性能为密度ρ＝1.8g/mm³，流动度F＝22cm，分层度D＝2mm，泌水率B＝2%，凝结时间C＝8h，体积收缩率S＝15%,早期强度Q＝120kPa。

通过公式组（1），用最小二乘法进行数据拟合，并进行非线性优化，得到浆液的配比为x₁=0.7、x₂=0.897、x₃=0.0652、x₄=1.0、x₅=0.012。换算成一吨浆液的实际掺量为：水244kg、水泥175kg、粉煤灰175kg、砂387kg、膨润土15kg、减水剂4kg。由此获得浆液配方完全复合设计要求。

实施例2：

某施工现场需要配置的惰性单液浆性能为密度ρ＝1.6g/mm³，流动度F＝20cm，分层度D＝2mm，泌水率B＝3%，凝结时间C＝70h，体积收缩率S＝20%,早期强度Q＝20KPa。

通过公式组（2），用最小二乘法进行数据拟合，并进行非线性优化，得到浆液的配比为x₁=1.332、x₂=0.784、x₃=0.062、x₄=4.071、x₅=0.00198。换算成一吨浆液的实际掺量为：水361kg、熟石灰53.5kg、粉煤灰217kg、砂346kg、膨润土22kg、CMC为0.5kg。由此获得浆液配方完全复合设计要求。

这种快速配置符合盾构壁后注浆液性能要求的浆液配方的方法的合理性在于以浆液的五个配比参数为自变量，通过大量系统性的试验分别测得各种配比下浆液的性质，然后建立以浆液基本配比为自变量，以浆液的性质为变量的拟合方程组。通过这两个方程组，可以在现场快速的确定浆液的配比及各种材料的添加量，大量减少试验时间与成本。

本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种快速配置盾构壁后注浆液配方的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、确定所需配置浆液的指标，包括密度ρ、流动度F、分层度D、泌水率B、凝结时间C、体积收缩率S和早期强度Q；

b、当配置硬性单液浆时，硬性单液浆中主要成分水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水和减水剂的配比量通过公式组（1）获得：

其中，x₁为水胶比，表示水与胶凝材料的质量比；x₂为胶砂比，表示胶凝材料与砂的质量比；x₃为膨水比，表示膨润土与水的质量比；x₄为粉灰比，表示粉煤灰与水泥的质量比；x₅为添胶比，表示减水剂与胶凝材料的质量比，而胶凝材料包括水泥和粉煤灰；

当配置惰性单液浆时，惰性单液浆中主要成分熟石灰、粉煤灰、膨润土、砂、水和CMC的配比量通过公式组（2）获得：

其中，x₁为水胶比，表示水与胶凝材料的质量比；x₂为胶砂比，表示胶凝材料与砂的质量比；x₃为膨水比，表示膨润土与水的质量比；x₄为粉灰比，表示粉煤灰与熟石灰的质量比；x₅为添胶比，表示CMC与胶凝材料的质量比，而胶凝材料包括熟石灰和粉煤灰。