專利名稱：：盾構(gòu)同步注漿漿液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明專利涉及盾構(gòu)施工中的一種新型同步注漿漿液材料，具有良好的抗?jié)B性和抗剪性。
背景技術(shù)：
：目前，盾構(gòu)施工中同步注漿漿液有單液漿和雙液漿。不同漿液通過加入不同的材料和不同的配比進(jìn)行調(diào)整，改善漿液強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、泌水率及和易性等性能。雙液漿具有初凝時(shí)間短、早期強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是1、雙液漿往往是在注入口附近的漿液趨于稠化，使后注入的漿液易被阻斷(即堵管)或被地下水稀釋，造成漿液結(jié)石體強(qiáng)度不均；2、由于材料成分及物理性質(zhì)的不同，雙液漿較單液漿更容易竄入盾尾鋼絲刷之間，而雙液漿凝結(jié)后對(duì)鋼絲刷形成固結(jié)導(dǎo)致鋼絲刷失去彈性，盾構(gòu)推進(jìn)中就易造成鋼絲刷的破壞；3、由于盾構(gòu)機(jī)刀盤與殼體之間存在3cm的空隙，采用止?jié){板隔離，該板易磨損，采用雙液漿易存在的問題是刀盤前面的循環(huán)泥水會(huì)后竄到同步注入的漿液中，致使泥水與漿液混合造成漿液結(jié)實(shí)體強(qiáng)度迅速下降；因同步注漿壓力大于開挖艙正面泥水壓力，雙液漿也可能竄到入開挖艙，在拼裝管片期間或發(fā)生意外停機(jī)時(shí)因雙液漿凝固造成刀盤被固結(jié)。與雙液漿相比，單液漿的初凝時(shí)間較長(zhǎng)，在漿液初凝之前對(duì)于隧道的穩(wěn)定和防水效果相對(duì)較弱，尤其是惰性漿液初凝時(shí)間達(dá)到45小時(shí)以上，且強(qiáng)度偏低，故惰性漿液無(wú)法滿足施工要求。普通的單液漿稠度較小，塌落度較大，泌水率高，漿液易從工作面漏失，且施工管理難度大，對(duì)控制地表沉降和隧洞上浮存在缺陷。南水北調(diào)穿黃工程盾構(gòu)隧洞穿越地層復(fù)雜，尤其在高水壓、自穩(wěn)能力較差的砂層中，同步注漿漿液的性能要能較好地適應(yīng)地層尤為重要。同時(shí)漿液材料選擇及配比設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到不破壞盾尾密封鋼絲刷的目的。
發(fā)明內(nèi)容為了克服以往單液漿施工管理難度大，控制地表沉降和隧洞上浮能力較差的不足，本發(fā)明專利提供一種新型同步注漿漿液，該新型漿液通過調(diào)整漿液配比，良好的改善了漿液的強(qiáng)度和抗剪能力，不僅對(duì)控制地表沉降和隧洞上浮起到明顯的作用，而且減小了施工管理難度。本發(fā)明專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是新型單液漿液以水泥和粉煤灰為主材，通過添加砂、膨潤(rùn)土、外加劑和水來(lái)改善漿液的性能。通過增加水泥含量來(lái)提高漿液強(qiáng)度；粉煤灰和膨潤(rùn)土的加入有效地改善漿液的和易性，漿液的初凝時(shí)間通過外加劑的摻入量加以有效控制；砂骨料的加入，改善了漿液的填充性。本發(fā)明專利研究的主要目的是把漿液用于盾構(gòu)工程同步注漿施工中，尤其針對(duì)南水北調(diào)穿黃工程地質(zhì)條件提出，故其漿液性能必須滿足同步注漿漿液性能要求1、強(qiáng)度漿液在后期必須有一定的強(qiáng)度，以保證在隧道襯砌周圍形成永久性的固定保護(hù)層，防止襯砌的移動(dòng)。我們初步設(shè)計(jì)漿液28天強(qiáng)度滿足大于IMPa要求。2、初凝時(shí)間初凝是指漿液從攪拌開始直到開始失去流動(dòng)性并具有初步強(qiáng)度。根據(jù)穿黃工程的特點(diǎn)，槳液的初凝時(shí)間應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)要求(1)假設(shè)盾構(gòu)機(jī)和同步注漿已經(jīng)發(fā)生初凝的管片是有土體的支撐而相對(duì)穩(wěn)定的。但由于建筑空隙的存在，同步注漿未發(fā)生初凝的管片可以認(rèn)為是"懸浮的"，即土體支撐作用較弱，因此這部分隧道并不穩(wěn)定，應(yīng)盡量減少"懸臂"長(zhǎng)度。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，由于管片間存在縱向螺栓連接，"懸臂"為兩到三環(huán)管片的長(zhǎng)度，即盾構(gòu)機(jī)與固定的管片之間長(zhǎng)度為35m是能確保隧道穩(wěn)定的，根據(jù)施工安排，每環(huán)施工時(shí)間為3小時(shí)左右，因此我們初步設(shè)計(jì)漿液的初凝時(shí)間為7IO小時(shí)。(2)考慮到盾構(gòu)掘進(jìn)過程中一些不可避免的停機(jī)(如管片拼裝、連接電纜、管線安裝、盾構(gòu)機(jī)臨時(shí)停機(jī)、電路故障等)，若漿液的初凝時(shí)間較短，則增加了停機(jī)期間發(fā)生堵管的可能性，增加額外的清洗工作，并影響盾構(gòu)的繼續(xù)掘進(jìn)。因此，漿液合理的初凝時(shí)間應(yīng)與盾構(gòu)掘進(jìn)施工一個(gè)工班的時(shí)間接近，這樣可以在每班結(jié)束時(shí)再安排漿液輸送管路的清理工作，既不影響盾構(gòu)連續(xù)施工，又保證能及時(shí)清理管路，避免堵管現(xiàn)象的發(fā)生，初凝時(shí)間足夠長(zhǎng)，以應(yīng)對(duì)施工中斷等各種非正常情況因此，也可初步設(shè)計(jì)漿液的初凝時(shí)間為9小時(shí)左右。(3)稠度較大的漿液對(duì)建筑空隙的填充效果較好，同時(shí)由于稠度大，固體收縮率小，隧道的沉降也相應(yīng)較少?gòu)亩茌^好的保持隧道的穩(wěn)定。但稠度越大，對(duì)于輸送泵的要求就高。參考各地的施工經(jīng)驗(yàn)，我們初步設(shè)計(jì)稠度指標(biāo)為810cm。(4)槳液在水中和泥水中必須有一定的耐沖蝕性，以保證在隧道襯砌周圍形成穩(wěn)定而連續(xù)的保護(hù)層。(5)漿液應(yīng)該有好的級(jí)配，以提供有效的內(nèi)部機(jī)械咬合力。這樣可以形成有效的內(nèi)部摩擦力，該摩擦力與漿液的流變性一起作用，阻止隧道的上浮。(6)泌水是指水分從漿液中流出，導(dǎo)致漿液含水量減小，降低了漿液的流動(dòng)性和泵送性。為了防止?jié){液在泵送過程中堵塞泵送系統(tǒng)，應(yīng)該盡量控制漿液在存儲(chǔ)和輸送過程中發(fā)生泌水，泌水率控制在1.5%以內(nèi)。(7)漿液必須具有凝膠性質(zhì)的流變性，使得漿液在流動(dòng)狀態(tài)下具有良好的可泵性，而在靜止?fàn)顟B(tài)下具有保持其形狀的性能。這使?jié){液具有內(nèi)部抗剪力，與內(nèi)部摩擦力一起作用，阻止隧道上浮。(8)漿液在地下水環(huán)境中，不易產(chǎn)生稀釋現(xiàn)象，保證注入漿液的工作效能。(9)同步注漿漿液采用的原料應(yīng)該來(lái)源豐富、經(jīng)濟(jì)，且無(wú)公害，漿液性能應(yīng)滿足施工管理方便的要求。具體實(shí)施例方式根據(jù)同步注漿漿液性能要求，本發(fā)明專利采用以水泥、粉煤灰為主添加砂、膨潤(rùn)土及外加劑為輔的活性漿液作為南水北調(diào)穿黃工程盾構(gòu)施工同步注漿漿液。為了滿足穿黃工程復(fù)雜地質(zhì)條件下同步注漿漿液性能的良好發(fā)揮，在施工前通過大量試驗(yàn)驗(yàn)證，確定同步4注漿漿液的配比，施工過程中不斷根據(jù)漿液應(yīng)用效果，在大量試驗(yàn)的輔助下調(diào)整配合比。該漿液運(yùn)用于施工中，達(dá)到的使用效果有1、從施工完成段看，由于單液漿的注入，施工完成后的成型隧道沒有上浮或變形現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)管片變形也起到了很好的限制作用。確保了隧洞管片襯砌與周圍砂土介質(zhì)共同作用，減少了地面沉降和隧洞不均勻變形。2、施工完成的848環(huán)管片，基本無(wú)滲水現(xiàn)象，在進(jìn)行39環(huán)的推進(jìn)過程中，37環(huán)脫出盾尾，由于管片外弧面的碎裂，37環(huán)兩片管片之間縱縫處發(fā)生漏水現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)生這一情況后，注漿手立即加快注漿速度、增加注漿量，漏水現(xiàn)象很快得到了控制，幾小時(shí)后漏水現(xiàn)象消失；另外，在管片二次注漿過程中，當(dāng)打通施工完成的管片的注漿孔后，注漿孔大部分無(wú)漏水現(xiàn)象，只有2個(gè)孔有水流出，而且沒有壓力，呈線流狀。從這兩個(gè)例子可以看出，單液漿具有很好的防滲效果。另一方面，目前每環(huán)的推進(jìn)過程中，同步注漿量基本都達(dá)到8m3左右，大于理論注漿量7.3m可以看出單液漿具有很好的填充效果。3、從施工情況可以看出，漿液具有易攪拌、易操作、使用方便、節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閱我簼{只采用單液注漿系統(tǒng)，其流速、注入壓力、注入量都可以得到很好的控制，操作過程簡(jiǎn)單、容易掌握；單液漿避免了雙液漿配比難控制的麻煩，注入方便；單液漿避免了雙液漿頻繁堵管的弊端，即使偶爾堵管也可以方便、快速的解決，因此在一定程度上節(jié)省了時(shí)間；單液漿系統(tǒng)的清洗與維護(hù)要比雙液漿系統(tǒng)方便、簡(jiǎn)單的多。另外，雙液漿隨著溫度的變化，同種配比的漿液起化學(xué)膠凝化時(shí)間不盡相同，所以，為了控制化學(xué)膠凝化時(shí)間，需不停調(diào)節(jié)漿液配比，給施工造成較大的困難，而單液漿受溫度的影響就小的多。4、南水北調(diào)穿黃工程若采用雙液漿漿液造價(jià)為400元/m3，采用新型單液漿漿液造價(jià)僅為200元/m3。表1同步注漿配合比單位kg<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求本發(fā)明專利涉及盾構(gòu)施工中的一種新型同步注漿漿液材料，該配比漿液在高標(biāo)貫值、富水砂層中具有良好的抗?jié)B性和抗剪性。全文摘要本發(fā)明涉及盾構(gòu)施工中的一種新型同步注漿漿液材料，具有良好的抗?jié)B性和抗剪性。本發(fā)明根據(jù)大量試驗(yàn)和漿液在工程中的應(yīng)用效果為依據(jù)，提出了在南水北調(diào)穿黃工程地質(zhì)條件下同步注漿漿液的配比。該配比漿液在高標(biāo)貫值、富水砂層中具有良好的抗?jié)B和抗剪能力。該漿液的特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，易于操作。文檔編號(hào)E21D9/06GK101737064SQ20081022671公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2008年11月20日優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日發(fā)明者吳慶紅,方宗銀,陳建軍申請(qǐng)人:中鐵十六局集團(tuán)有限公司