盾构隧道同步注浆浆液配合比优化设计.pdf

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1、第35卷第9期武汉工程大学学报Vo1．35NO．92013年O9月J．WuhanInst．Tech．Sep．2013文章编号：1674—2869(2013)09—0029—05盾构隧道同步注浆浆液配合比优化设计周麟，毛文，施墨华(武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北武汉430074)摘要：盾构法施工过程中，盾尾同步注浆对控制隧道轴线上浮和地面沉降起着至关重要的作用．为使盾构隧道同步注浆浆液具有较好的工作性能，选用水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水作为原材料，采用正交设计的方法进行试验，探讨了浆液各原材料对浆液稠度、凝结时间、泌水率、7d抗强度等指标的影响规律及同步注浆浆液配比的优化方向

2、．试验表明：水泥是影响凝结时间和抗压强度的主要因素，水泥的加入能够缩短凝结时间、增大抗压强度和降低泌水率；粉煤灰能改善浆液和易性；膨润土有增稠、保水的作用，能提高浆液稳定性，但掺量要控制在一定范围内；砂作为浆液骨料起填充作用，主要影响浆液稠度，砂的用量与浆液稠度大小呈反比趋势；水是影响泌水率的主要因素，用水量增加导致浆液泌水率、稠度增大，凝结时间变长．最优的配合比为：水泥：粉煤灰：膨润土：砂：水为160'400：50：830：360，制备的浆液稠度为11～12cm，凝结时间为1O～13h，泌水率不高于3，7d抗压强度不低于2MPa．关键词：盾构法；水泥砂浆；正交试验设计；配合比中

3、图分类号：TU50文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1674-2869．2013．09．006b．能较好地充填管片与地层之间的建筑0引言空隙；用盾构机开挖隧道时，管片衬砌圈一旦从盾C．浆液固结后收缩率小；尾脱出，就会不可避免地在围岩与管片外侧之间d．浆液对注浆设备、管道、混凝土结构等无腐形成盾尾空隙．当管片衬砌圈未脱离盾尾时，这个蚀性，并易清洗；盾尾空隙是圆环状，但脱离盾尾后，管片在自重作e．浆液无公害，材料来源丰富、价格低廉．用下落到与底部围岩相接触，所以衬砌顶部空隙2试验材料及方法变大，两侧空隙依然保留，而落下的衬砌不可能与底部围岩完全贴合，因而也存在空隙．

4、为此，在盾2．1试验材料及项目构机向前掘进的同时，应及时进行管片衬砌背后主要原材料：水泥(42．5普通硅酸盐水泥)、粉注入浆液，以尽快填充盾尾空隙，使围岩与管片衬煤灰(HI级)、膨润土(黄粘土)、砂(粒径<5mm，砌圈形成整体，防止地层沉陷及保证施工环境安细度模数2．O)、水(生活用水)．全，同时也作为盾构隧道第一道防水层．试验项目：稠度、凝结时间、泌水率、7d抗压目前研究和应用的同步注浆浆液普遍存在着强度．充填性不好；稳定性差，易泌水离析；凝结时间不2．2浆液的技术指标具备可调性，易堵管；浆液的流动性、强度、充填性根据地层条件、地下水情况及周边条件等，采三者之间难以协调等问题[

5、1j．本文主要研究浆液用不同配比的同步注浆材料进行试验，同步注浆各组成成分对浆液性能的影响规律，提出浆液配浆液的主要性能应满足下列指标：合比优化方向，为今后类似工程提供参考．a．浆液稠度：1O～14cm；b．胶凝时间：一般为3～20h；1浆液性能要求C．泌水率：浆液静置2h后泌出水的体积与总为实现盾尾注浆的目的和施工的要求，盾尾体积之比小于5；注浆浆液必须满足下列要求[2]：d．固结体强度：一天不小于0．2MPa，28天不a．浆液具有适当的凝结时间，且和易性好，能小于2．5MPa．满足注浆施工要求；收稿日期：2013-06-05作者简介：周麟(1964一)，男，重庆人，副教授，硕

6、士．研究方向：工程结构分析及灾害控制30武汉工程大学学报第35卷2．3正交试验设计方案12343试验结果及其分析为了系统研究同步注浆浆液各组成成分对浆液性能的影响规律，本文选择浆液的5个组成成通过对同步注浆浆液的稠度、凝结时间、泌水分(水泥、粉煤灰、膨润土、砂、水)作为影响浆∞液性率姗、7d抗压强度几个指标来评价其工作性能，试能的主要因素，每个因素取4组水平，采用正交试验结果如图1～图4所示．验设计方法进行了16组试验，各因素所取水3平3见434．1各原材料对浆液稠度的影响O5O5O0OO表1．浆液稠度是指浆液的稀稠程度．稠度大则浆表1正交试验设计因素与水平液稀、流动性好，注浆施

7、工时浆液容易流窜到其他Table1Factorsandlevelsoforthogonalexperimentaldesign455区6域．稠度小则浆液稠、流动性差，不利于浆液在5O50因素／(kg／m。)注浆管道内的泵送．水平——A水泥B粉煤灰C膨润土D砂7E水888由图1可以看出随着水泥、粉煤灰、膨润土、7O360OO砂O掺量的增大，浆液稠度呈降低趋势．其中，水泥、334粉4煤灰和膨润土对稠度的影响较小，可以忽略不6925OOOO计．而稠度随砂掺量的变化下降趋势较明显．随着用