有关基于盾构同步注浆配合比的探索

有关基于盾构同步注浆配合比的探索

彭国栋

中交一公局第八工程有限公司

摘要：基于盾构方式，对隧道进行开挖作业时，为了确保盾构设备在同步注浆期间保持较好的工作状态，往往需要对水泥、膨润土以及砂等原料进行合理的配置设计。如果相关配比等控制不到位，极有可能给整个项目质量带来一定的影响。故本文针对隧道盾构施工同步注浆配比进行研究分析，以期对同行业者有所帮助。

关键词：盾构；注浆；配合比；

引言

盾构机工作期间，为了能够持续向前运行，往往需要储备充足的水泥浆液为管片衬砌背后，从而可以有效弥补盾尾存在的间隙，使得围岩以及管片衬砌等可以形成整体性的架构，规避由于地层等的凹陷导致现场施工作业不安全等情况^[1]。除此之外，也可以用于盾构隧道的防水层。当下，基于对同步注浆浆液等的深入探究，了解其稳定性以及填充性并不理想，可能会诱发沁水离析等情况，此外，也无法有效管控其凝结的时间，从而会导致堵塞等问题，无法达到良好的浆液流动效果^[2]。故而，基于对水泥浆液等的各个原来配比影响进行分析，可以为后期相关工作的开展奠定重要基础。

1. 浆液性能诉求

为了确保盾尾注浆有关工作能够达到预期效果，在注浆期间，需要尤其注意下述几方面问题。第一，在浆液配合期间，应确保其有着较好的和易性，粘结时间合适，达到现场施工要求；第二，有关浆液等应当可以可靠地填补管片与地面之间的空隙；第三，浆液凝固之后，其收缩率较低；第四，对于器械以及管道等不会带来严重的腐蚀情况，且便于清理；第五，所用原料等绿色环保，价格合适^[4]。

2. 试验探究

2.1实验原料

水泥、粉煤灰、黄黏土以及支架不高于五毫米的砂与水。另外，此次重点检测水泥的粘结度和泌水性情况。

2.2浆液技术参量

基于对各个区域地理环境、水分布数据以及周边情况的探究，选择适宜的比例开展水泥浆的配合研究。同步试验需要关注下述几个方面，首先，浆液的粘稠性应当保持在10-14公分左右；整个的粘结时间控制在3-20天；泌水性，静置两天之后，测得泌水体积应当低于总的体积百分之五；凝结1天之后抗压强度应当保持在0.2兆帕以上，28天之后其抗压强度则应当不小于2.5兆帕。

2.3正交实验分析

为全面开展同步注浆各个原料会对浆液最终性能带来的影响，综合分析各个潜在因素，利用正交试验的方式进行分析。选择水泥、粉煤灰、膨润土、水以及砂等五种原料，针对各组原料开展四次水平检测，总计设计十六组测试。详细数据如下表所示

表1正交试验数据表（kg/m3）

3. 结果分析

3.1浆液稠度分析

最终水泥浆液的稠度主要表示水泥和其余原料以及水等实现高度融合之后，最终得到的混合物的稠度情况。如若最终测得的稠度较高，则代表浆液有着较为理想的流动效果，实际施工期间可能会流至其他区域从而造成污染。相反，如若施工期间的稠度较小，则说明浆液的流动性等较低，放置于管道内可能无法可靠的流动。结合此次探究结果显示，除了水之外的其余四项原料的不断增加，会进一步导致整个稠度的下降。这之中水泥浆液的稠度和膨润土、粉煤灰以及水泥等的增多之间没有特定的联，基本可以不考量。其中砂量的影响最为明显，砂量越高则可能导致的稠度也越大。如若水不断增加，则又会使得稠度进一步下调。可以看出，水、砂石导致最终泥浆稠度不同的关键变量。故而，在保证泥浆凝结时间以及泌水性和抗压强度的情况下，可以控制水以及砂的用量对稠度进行必要的管控。、

3.2凝结时间的影响

实际浆液的配比和同步注浆浆液的凝结时间存在着一定的关联。如若整个凝结的时间过大，则可能出现一定的流失情况，此外将稀释地面中的水分，大大影响抗压强度，也无法有效保证管片的上浮以及地面的下沉，确保工程质量。如若整个的凝结时间过低，有可能使得盾尾的间隙得不到充分的填补，从而达不到理想的填充效果。除此之外，整个的凝结时间过小的情况下，还会导致管道堵塞情况^[4]。包括水泥量的不断增加，整个泥浆时间也会随之而降低。粉煤灰量的上升，也会进一步推动凝结时间的下降。但就总的而言，该类变化的幅度并不大，无需过多考量。而如若砂的用量不断上升，则会导致时间出现大幅度的下滑情况，故而可以发现，最终可能影响凝结时间的主要因素为水泥，其次为砂与水。故而，在保证泥浆等的粘稠度的、泌水效果以及抗压能力的情况下，也可以利用对水分的控制、砂的控制等完成度浆液凝结时间的管控调解。

3.3泌水率影响

泌水率主要表示单位体积情况下的固体颗粒于下降期间和物料分离期间的泌水体积。浆液的性能和泌水率息息相关，也可以基于该参量分析浆液的稳定效果。通常而言，泌水率越小，则最终浆液的稳定性越高；相反则浆液的稳定性也就更差，实际作业期间可能导致管道堵塞等情况。故而，实际同步浆液的泌水性越低往往越能够保障工程施工质量。不断的增加水泥以及膨润土和粉煤灰的量，会导致浆液的泌水率不断降低。第一，由于水泥有着较好的胶凝效果，会大大提高整个浆液的粘合力，保持内部水分，由此降低泌水率。但粉煤灰为典型的带有胶凝特性的原料之一，活性相较于水泥更低，在泌水率控制方面也稍差一些，但可以起到较好的搅拌效果，大大降低水的需求量并可以一定程度上改善泌水率。新队而言，膨润土则有着极高的吸水性，可以较好的控制并降低浆液的泌水率。包括砂以及水等的用量越来越多，浆液等的泌水率也会随之而上升并达到一定高度之后开始下降。由此，水无疑是调解浆液泌水率的重要参量，其次为水泥以及膨润土。基于此，为确保泥浆等的凝结时间、稠度以及抗压效果，可以控制水、水泥以及膨润土等方式进行泌水率的管控。

3.4抗压强度影响

最终制成的同步注浆浆液往往有着一定的强度诉求，从而可以确保灌注至盾尾间隙之后能够起到理想的填充特效，促使围岩以及管片衬砌等可以形成相对完善的架构，受力均衡，且规避存在下沉情况，降低隧道内渗水等问题，并确保现场施工安全性，避免不必要的损失。实验结果显示，实际水泥量的不断上升，会进一步提升整个浆液的抗压水平，而粉煤灰量的增加则实际带来的抗压强度提升情况并不明显。随着膨润土的不断增加，水泥的抗压强度则呈现先下降随后上升的趋势；砂用量的不断增加则会导致浆液的强度先上升而后下降的变化，水的不断增加则会导致最终抗压强度的明显下降。可以发现，实际水泥的使用量直接关系到抗压强度的变化，其余因素则次之。故而，为保障泥浆凝结时间、浆液粘稠效果以及泌水率，可以降低水分、水泥用量等对浆液强度进行有效管控。

4. 结束语

盾构机无疑是当下隧道开挖等的利器。近年来，随着技术的突破发展，盾构机技术也实现了突飞猛进的进步。这也标志着我国作为基建大国实力的又一次提升。注浆是盾构施工重要组成部分，如若浆液的配置不合理则有可能对整个的项目质量带来一定的影响。因此，施工期间务必严格把控浆液配比，密切影响浆液抗压强度、泌水性以及凝结时间等的主要参量，结合不同的工程施工需要，对各个关键参量进行合理的配置，确保最终浆液质量达到工程实际需要。

参考文献

1. 李政. 大直径盾构同步注浆技术研究及应用[J]. 工程技术研究, 2017, 000(012):61,63.

2. 陶成明. 盾构隧道同步注浆浆液配合比试验研究[J]. 居舍, 2019(15):195-197.

3. 李培楠, 黄德中, 朱雁飞,等. 基于SPH的类矩形盾构同步注浆扩散机制及参数获取[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2016, 45(11):15-15.