盾构同步注浆材料试验研究

盾尾同步注浆对控制隧道上浮和地面沉降起着关键作用,结合惰性浆液材料的室内配比试验,分析各注浆材料对浆液性质的影响,求取不同龄期的强度、流动性、和易性、密度、泌水率等,对注浆材料配比进行优化。     

盾构隧道施工同步注浆材料流动性测试方法及影响因素分析

现有的盾构隧道施工同步注浆材料流动性通常利用稠度仪进行测试,人为操作水平对试验结果影响很大,试验结果的随机性也很大,且试锥沉入深度与浆液在注浆管内的流动阻力并无直接关系。为此,研制了1套同步注浆材料流动性测试装置,利用该装置可直接测得浆液在注浆管内的压力损失;提出以注浆材料在注浆管中单位长度的压力损失作为注浆材料流动性评价指标,并以注浆材料中骨料颗粒的表面积与浆体的体积之比（简称“表体比”）作为分析注浆材料流动性的影响参数,推导出表体比计算式;采用研发的流动性测试装置对现场所用同步注浆材料及室内配制不同表体比的注浆材料试样进行流动性测试及对比分析。结果表明：研制的同步注浆材料流动性测试装置可行;注浆材料表体比为其流动性的主要影响参数;注浆材料在注浆管内单位长度的压力损失随着初始压力的增加呈近似线性增长;注浆材料中骨料（粒径大于0.075 mm的固体颗粒）含量越多即表体比越大,其在注浆管内单位长度的压力损失也越大。     

聚氨酯复合注浆材料浆液扩散特性及应用研究

山岭隧道所处地层大多节理裂隙发育，水系丰富，由此引发的突涌水灾害普遍具有突发性高、危害性大和破坏性强等特点，直接威胁隧道施工安全。基于化学改性和无机-高分子杂化技术，以聚氨酯材料与普通硅酸盐水泥为基础，结合复合功能助剂，制备得到聚氨酯复合注浆材料。通过对该复合注浆材料的SEM观测，分析浆材固结体的防渗性能。通过水槽注浆模拟试验，研究注浆材料的浆液扩散和抗冲刷特性。利用Galerkin有限元法建立连续模型方程，数值模拟浆液的流动过程，分析注浆过程中的流场特征。通过现场工程应用，验证该复合注浆材料对山岭隧道突涌水的注浆封堵效果。研究结果表明，有机/无机杂化的空间互穿网络凝胶结构，提高了结石体的力学性能和防渗性能。浆液在动水环境下的富水砂砾地层留存率高，扩散程度好，注浆封堵效果明显。数值模拟结果与现场试验基本相符，对复合注浆材料浆液流场特征进行分析，有助于实现地下突涌水注浆治理全过程的优化控制。山岭隧道突涌水的现场应用表明，使用复合注浆材料对富水地层注浆后无渗水现象，后期经过长时间观测，封堵效果和耐久性优异。     

基于室内物探模型试验的岩溶注浆效果研究

在岩溶发育的城市地区,通常采用注浆充填的方法填补空洞,但注浆时所使用的普通水泥浆液重度大,稳定性差,凝结时间长。针对这一不足,本文在原普通水泥浆液的基础上加入硅灰、铝粉膏等新材料进行多次试验调整,获得改良岩溶注浆材料,将浆液的性能测试分析与高密度电法检测注浆情况的室内模型试验相结合,分析岩溶注浆效果。结果表明：与普通水泥浆液相比,改良岩溶注浆材料析水率更低,凝结时间更早,浆液的膨胀性显著,所形成的结石体密度与强度均得到有效提高,整体注浆效果得到明显改善。高密度电法室内模型试验能够很好地反映注浆效果,对注浆效果检测有一定的参考作用。     

盾构隧道同步注浆浆液压力分布规律模型试验研究

基于盾构隧道典型4孔同步注浆的特点,建立盾构-浆液-土体相似系统和模型试验平台,开展不同注浆方式下的室内相似模型试验,研究盾尾空隙内浆液压力的分布规律及消散过程、浆液的流动路径及扩散方式。结果表明:注浆方式对浆液压力的有效影响范围主要集中在盾尾后方2倍隧道直径范围内;利用上部注浆孔或下部注浆孔单独注浆都是不科学的;上部或下部浆液流量大于等于60%时,其流量变化对浆液压力初值的分布具有决定性作用;上部浆液流量在60%~80%之间才能确保浆液压力初值较好地适应地层应力;盾尾空隙最佳充填模式为,单孔注浆时应采用上部注浆孔,双孔同步注浆时应采用上下双孔注浆且上部浆液流量约占总流量的80%,4孔同步注浆时上部浆液流量应占总流量的60%~80%;刚注入的浆液主要分布在注浆孔附近区域,单位时间内新形成的盾尾空隙主要由原来盾尾处呈流塑状的浆液进行充填;建议在拱顶附近预留专用注浆孔进行二次补注浆。     

管片双液注浆材料及配方研究

采用理论研究、室内试验、现场测试的方法,提出适用于深圳地铁7号线隧道管片背后同步注浆的双浆液适用方案。施工实践表明:该方案满足可注性和耐久性要求,效果可控,保证了施工期管片结构的安全,取得了预期效果,对同类型地层盾构施工具有一定的借鉴意义。     

岩溶路基工厂化注浆施工试验研究

岩溶路基注浆施工缺乏技术规范和标准,施工中普遍存在现场污染严重、材料损耗无法准确计量、施工质量得不到保证等问题.本文以宁安铁路岩溶路基工程为背景,试验研究了采用工厂标准化的浆液拌制及注浆工艺,由自动计量拌合站集中生产,混凝土车运输至现场注浆池,采用与浆液相匹配的计量注浆泵进行压力注浆.通过配备标准电子计量设备,准确控制浆液配合比,确保浆液质量,现场通过电子计量准确记录注浆工程数量.既保证了施工质量,又能改善施工环境、提高工作效率.路基岩溶注浆工厂化、标准化模式和控制技术措施值得推广应用.     

淤泥质黏土地基注浆加固效果的研究

注浆是软土地区地基处理常用的方法之一,以上海某铁路软土地基注浆加固工程为依托,针对其第四层淤泥质黏土,就不同浆液含量及水灰比下注浆土的力学和水理特性进行了室内试验研究,并通过数值模拟分析了不同浆液含量及水灰比下注浆土对地基注浆加固的效果,得出淤泥质黏土注浆时浆液含量及水灰比的合理范围,可为类似工程实践提供参考、借鉴。     

城市轨道交通盾构同步注浆国内外现状及发展

同步注浆工艺作为盾构施工中的重要环节,其注浆效果对盾构掘进中的沉降控制与及时包裹管片起到重要作用。针对壁后同步注浆的作用进行分析,系统总结同步注浆浆液类型与要求,对比分析3种常用浆液优缺点,结合工程实际需求探讨浆液需求及发展方向。统计国内已建35个地铁盾构施工案例,分析地铁施工采用盾构机类型及管片尺寸,简要分析盾构隧道同步注浆中的热点问题并展开讨论。研究结果表明:浆液种类需根据地层条件进行选取,国内盾构隧道施工过程同步注浆采用单液浆(惰性浆液、可硬性浆液)较多,盾构隧道施工同步注浆双液浆开始逐渐推广,国外盾构隧道施工同步注浆已逐渐向双液浆转变;壁后注浆准确探测与评价对于注浆效果的反馈与地层变形敏感地区至关重要,相关研究有待进一步加强;在含水量大于30%的地层、渗透性极高地层、软弱不均地层且周围近距离穿越建(构)筑物,对沉降控制要求较高的工程中,建议采用双液浆同步注浆施工或辅以克泥效特殊浆液进行施工。     

粉细砂地层水玻璃渗透注浆研究

石家庄地铁矿山法施工地段需要穿越大范围无水粉细砂地层,这类地层的土体强度低,自稳能力差,隧道开挖前需进行水玻璃超前注浆加固。为研究水玻璃混合液的性能以及在粉细砂介质中的渗透规律,优化注浆设计参数,保证注浆效果,以石家庄地区粉细砂地层作为研究对象,通过室内试验配置了以乙酸乙酯和吐温20为乳液的水玻璃,研究了不同配比下的混合液的胶凝时间以及粘度时变性,并将粘度时变规律引入到有限元软件COMSOL Multiphysics中,研究不同注浆压力对水玻璃扩散半径的影响,并进行了现场试验,结果表明,乙酸乙酯和吐温20的质量比为1∶0.5时,可较好地满足工程要求,且注浆压力对水玻璃的扩散范围有明显影响,施工中应根据工程环境、导管间距等合理选择注浆压力和浆液水灰比,以达到预期的注浆加固效果。     

粘土固化浆液加固浅埋隐伏型岩溶路基的机理

浅埋隐伏型岩溶地带路基地质条件恶劣,构成铁路安全运营隐患。文章分析了粘土固化浆液的基本性能和注浆加固机理,通过室内试验确定了粘土固化浆材的最佳配方。结果表明,采用该浆液加固洛湛铁路岩溶路基具有施工成本低、工艺简单易行、堵水防渗及抗震性能好等优点。     

超细水泥低压力注浆加固重载铁路粉质土路基研究

对于既有重载铁路粉质土路基的加固,高压注浆加固易劈裂路基使浆液扩散不受控制,造成加固不均,且冒浆污染环境,而普通硅酸盐水泥浆液在低压力下又难以渗入粉质土中。从现场路基填料中取样进行颗粒级配分析和液缩限试验,验证了土样为粉质土。通过击实试验得到土样的最优含水率为12.94%,最大干密度为1.804 g/cm3。由可灌性分析可知,在理论上超细水泥浆液较难通过自由渗透进入粉质土。室内模拟注浆试验结果表明,超细水泥低压注浆加固粉质土路基具有可行性。     

海底隧道注浆材料试验研究及工程应用

研究目的:在海底隧道建设过程中,注浆能否达到加固围岩、防渗止漏的目的,浆液的配方至关重要。注浆材料的强度和耐久性是海底隧道长期正常工作的重要保障。海水环境引起的化学侵蚀、物理侵蚀以及自身因素的影响是注浆材料侵蚀破坏的主要因素。本文针对普通水泥、矿渣硅酸盐水泥和水玻璃组成的注浆材料开展正交试验,通过试验分析了普通硅酸盐水泥-水玻璃和矿渣硅酸盐水泥-水玻璃浆液的基本性能;利用正交试验设计方法,以抗压强度为主要指标,对浆液的配比进行了优化设计。研究结论:通过对两种浆液材料同龄期试块抗压强度的对比发现,矿渣硅酸盐水泥的抗海水腐蚀性能明显好于普通硅酸盐水泥。将优化配比后的浆液用于青岛胶州湾服务隧道地表注浆加固,收到了良好的效果。     

石家庄地区无水砂层渗透注浆数值模拟研究

石家庄地铁矿山法施工地段需要穿越大范围中粗砂和粉细砂等无水砂性地层,这类地层的土体强度低,自稳能力差,为保证隧道施工安全,限制隧道变形及地表沉降,需进行超前注浆加固。以石家庄地区中粗砂地层为研究对象,考虑浆液粘度时变性,配置不同水灰比的水泥浆液进行室内试验,测试其粘度,得到不同水灰比的水泥浆液粘度的时间变化函数,并将粘度时变函数引入到有限元软件COMSOL Multiphysics中,研究不同注浆压力、浆液粘度、介质孔隙率等参数对注浆的影响规律,优化了注浆设计参数,研究成果对于指导工程施工,具有重要借鉴意义。     

盾构隧道注浆抬升浆液配制技术

注浆抬升是1种治理软土地区盾构隧道不均匀沉降的技术。其中,浆液性质是治理效果的关键因素之一。而浆液的初凝时间关系到注浆方案的确定,浆液后期强度关系到隧道治理的长久效果。结合宁波轨道交通某区间沉降治理,通过对不同配比的双液浆及单液浆展开研究,进行了大量室内试验,测定了2种浆液的初凝时间及抗压强度,为相关的盾构注浆施工提供参考。     

隧道砂卵石围岩超前小导管注浆参数优化研究

隧道砂卵石围岩具有结构松散、级配分布不均匀,透水性强的特点,在进行注浆加固地层时,应合理确定注浆参数。以甘肃省渭武高速白鹤桥隧道为工程依托,结合砂卵石地层的特点,针对单水泥浆浆液易析水、水泥颗粒易沉降、凝结时间难控制、结石体易收缩、注浆压力及小导管间距难确定等问题,通过室内注浆材料试验、改性普通硅酸盐水泥性能试验及注浆模型试验对注浆加固参数进行优化设计,并提出相应的注浆控制标准。研究结果表明,最优注浆参数为:水灰比为1∶1;水玻璃波美度为38Be′,用量为3%;悬浮剂用量为1.4%;注浆压力取0.2 MPa;注浆小导管间距取30 cm。     

中南部铁路通道沿线黄土隧道弃渣场边坡稳定性评价

针对中南部铁路通道沿线某一黄土隧道弃渣场,通过现场勘查及已有相关资料,结合室内外土工试验,运用理论分析方法,对该弃渣场的稳定性进行计算与分析,在此基础上,评价该弃渣场的稳定性,并提出该弃渣场防护措施建议。这可为同类问题的分析评价及防护提供借鉴。     

新型单液浆在地铁盾构隧道下穿机场跑道中的应用

在上海轨道交通10号线15标区间隧道盾构下穿机场跑道的工程中,开发应用了同步注浆的一种新型单液浆.它具有大比重、低稠度、高抗剪的特点,对于控制隧道周围土体变形、隧道的防水及稳定有显著的效果.重点介绍了新型单液浆的材料配比试验、泵送试验、现场试验和工程应用.     

海底隧道注浆材料试验研究

通过试验分析了普通硅酸盐水泥-水玻璃和矿渣硅酸盐水泥-水玻璃浆液的基本性能.利用正交试验设计方法,以抗压强度为主要指标,对浆液的配比进行了优化设计.通过时两种浆液材料同龄期试块抗压强度的对比发现,矿渣硅酸盐水泥的抗海水腐蚀性能明显好于普通硅酸盐水泥.将优化配此后的浆液用于青岛胶州湾海底隧道注浆加目,收到了良好的效果.     

建(构)筑物下盾构掘进施工隆沉控制

研究目的:目前国家和地方还没有盾构穿越建(构)筑物的隆沉控制标准,以及在盾构推进施工过程中地表隆沉多少才不会影响建(构)筑物的正常使用。在软土层地质条件下根据盾构机设备和施工参数的技术要求,研究新型同步注浆浆液配合比、初凝时间、注入量以及二次双液浆注配合比注入量。分析研究推进过程中盾构机为中心的不同位置的隆沉。研究结论:在室内理论配合比的基础上,结合施工现场操作和使用,确定了满足施工技术要求的准厚浆配合比,根据现场地面监测数据每环注入3.75 m3准厚浆和1.2 m3双液浆,能控制地面沉降在10 mm内。根据现场监测数据显示,管片刚拖出盾尾时地面变化值最大,同步注浆量要足,二次注浆能有效控制后期沉降。建(构)筑物隆沉在-16～+4 mm范围基本没有影响。