水泥-水玻璃双液浆的特性试验研究及应用

针对盾构施工过程中常出现的壁后注浆问题,比较单液浆和水泥-水玻璃双液浆的优缺点,得出水泥-水玻璃双液浆更适合于城市地铁施工的盾构壁后注浆,因此进行水泥-水玻璃双液浆的相关特性研究试验,得出水泥-水玻璃双液浆凝胶时间、一轴抗压强度的影响因素及相关规律.将其应用于某实际工程取得了良好效果,可以为相关的盾构注浆施工提供借鉴.     

高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆材料研究

研究目的:圆梁山隧道2#溶洞为高压动水粉细砂层充填型溶洞,该类溶洞在国内外工程施工中尚未遇 到,无成功的经验可以借鉴。本文通过大量的理论及实践,以研究该类型溶洞的注浆材料,从而解决该溶洞的注 浆施工。 研究方法:在2#溶洞下导坑施工中,采用普通水泥-水玻璃双液浆和超细水泥-水玻璃双液浆注浆,十分艰 难地通过了溶洞。随后,平导又遇到溶洞后,采用双液浆未达到良好的注浆效果,调整注浆材料,引入普通水泥 单液浆和超细水泥单液浆,形成组合式沣浆材料。组合式注浆材料提高了平导的注浆效果,但在地表降雨后,注 浆固结体仍被高压水“击穿”,造成注浆失效。经过认真总结注浆的经验与教训,又引入TGRM浆和HSC浆,形 成6种注浆材料配套体系及选择模式。 研究结果:6种注浆材料配套体系较好地解决了随后圆梁山隧道2#高压动水粉细砂层充填型溶洞平导与 正洞的注浆难题。 研究结论:采用普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥-水玻璃双液浆、 TGRM浆、HSC浆6种注浆材料组合体系,采取合理的工艺模式,能较好地加固高压动水粉细砂层充填型溶洞, 确保工程的安全顺利施工。     

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。     

粉细砂层富水岩溶处置方案研究

本文针对溶洞发育规模大、含水量大、水压高且邻近既有隧道,提出"溶洞高位泄水洞+溶洞超前帷幕注浆+大管棚支护"的综合施工方案,并对不同水灰比的水泥净浆进行强度试验,另添加不同比例的水玻璃进行双液浆试验,最终选定水灰比为0.8:1、水泥浆与水玻璃体积比为1:0.5的双液浆作为施工浆液。最后,通过钻芯取样以及孔内成像技术对注浆效果进行验证。研究成果可为类似铁路隧道溶洞处置提供依据。     

盾构隧道施工用双液浆强度及其σ-ε特性三轴试验研究

利用静力三轴试验系统(GDS)对水泥一水玻璃双液浆终凝强度及其σ-ε特性进行了三轴试验研究.研究了不同水泥参数、不同水玻璃参数及不同水玻璃配比情况下,双液浆试件峰值强度、应力-应变全过程曲线和弹性模量的变化情况.结果表明:随着水泥强度和水玻璃模数的增加,峰值强度增大;当水泥强度较高时,随水玻璃配比的增大,峰值强度增大,而当水泥强度较低时,水玻璃配比存在一个"最佳值",在最佳值可获得最大峰值强度;根据试验结果,提出了水泥-水玻璃双液浆的最优配方.     

化学注浆堵漏技术在鹰鹞山隧道混凝土渗漏水病害整治中的应用

隧道混凝土注浆方式主要有全断面封闭注浆、周边半封闭帷幕注浆、小导管注浆、围截注浆、劈裂注浆、充填注浆、径向注浆等几种,主要是普通水泥-水玻璃双液浆(CS浆液)和普通水泥单浆液材料。而化学注浆堵漏是利用IP-11以多氰酸酯和多羟基聚醚进行聚合化学反应生成的高分子化学注浆堵漏材料,遇水后立即进行聚合反应,分散乳化或发泡膨胀并与结构体固结,用IE-01型高压灌注堵漏机,通过RUTH止水针头进行注浆堵漏施工。     

地铁暗挖车站主体结构深孔注浆施工工艺及效果分析

结合北京地铁6号线西延田村站工程建设实践,对车站深孔注浆施工过程中所遇到的各类问题以及深孔注浆加固土体的效果等影响因素进行分析,得到针对于田村站类似砂卵石、粉细砂无水地层采用后退式深孔注浆施工工艺配合4分管注浆工艺的土体加固效果及影响因素,并提出后退式深孔注浆施工工艺配合4分管注浆工艺的注浆效果基本可以满足类似砂卵石、粉细砂无水地层现场土方开挖的要求。同时在注浆机械选型过程中应优先选择机械灵活且钻孔角度、高度调整幅度大的智能化注浆设备,且注浆浆液宜采用水泥-水玻璃双液浆与化学浆的混合液,并根据注浆效果,结合现场地层条件的变化,提出灵活调整孔位和注浆方法,及时地进行补注浆的建议措施,从而为今后在类似地层进行深孔注浆施工提供有益的借鉴和参考。     

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。     

劈裂注浆法在软流塑地层中的应用

南京地铁2号线上海路—新街口站区间市区施工采用暗挖法施工,该地区的软流塑淤泥质地层必须采用注浆法对地层进行加固,才能保证暗挖施工开挖过程中隧道本身和地面建筑物和管线的安全。在施工实践中采用水泥-水玻璃双液浆全断面劈裂注浆的工艺进行地基预加固,取得良好的效果。     

水泥-水玻璃双液浆在地铁施工中的应用

介绍了水泥-水玻璃双液浆的材料组成及反应机理,通过具体实例探讨了水泥-水玻璃双液浆在地铁施工中的应用。     

铁路隧道大型溶腔注浆加固施工技术

某铁路隧道在进口段有一个大型溶腔,施工中多次发生了涌水、涌泥等工程灾害,给工程的安全施工造成了危害。针对该溶腔的特点,研究出了由普通水泥单液浆、普通水泥—水玻璃双液浆、TGRM单液浆组成的注浆材料配套体系,采用108 mm的大管棚注浆超前预加固,开挖后采用网锚喷临时支护,达到了预期的处理效果。该工程可为类似工程提供借鉴。     

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。     

基于浆液黏度时变性的盾构壁后注浆模型研究

研究目的:盾尾同步注浆是盾构施工过程中重要环节之一,其浆液包裹促使管片处于"悬浮漂移"状态,稍有不慎极易造成隧道结构上浮或错台,进而引起管片开裂破损。基于Magg柱面扩散理论,推导考虑浆液黏度时变性与否两种情况下盾构隧道壁后注浆浆液扩散半径和注浆压力公式,通过算例对比分析注浆过程中隧道管片压力随时间、同步注浆浆液初始压力、扩散半径变化规律,为盾构管片设计施工提供理论基础。研究结论:(1)无论考虑浆液黏度时变性与否,管片所受压力及浆液扩散半径均与时间呈正向增长关系;(2)浆液扩散半径与初始注浆压力呈正向增大关系,管片所受到的压力与初始注浆压力呈指数增长关系;(3)不考虑浆液时变性的计算结果均高于考虑浆液时变性的计算结果的5%～10%,最大可超过70%,实际盾构同步注浆应予以重视;(4)实际工程可以通过调节初始浆液黏度比来降低管片压力,其初始浆液黏度比有效调控范围在2～6之间;(5)本研究成果可为盾构隧道结构设计和施工提供参考。     

考虑浆液时空效应的幂律型流体盾构壁后压密注浆模型研究

盾构壁后注浆已广泛应用于地下工程建设中,但是其注浆压力分布理论研究尚不能满足工程需要。为明确注浆填充压力大小及分布,基于流体力学、弹性理论相关原理及质量守恒定律,揭示了盾构壁后压密注浆机理,建立了考虑浆液时空效应的幂律型流体压密注浆模型,推导了相关计算公式,并得到以下结论:(1)浆液质点压力主要与初始注浆压力、管片半径、粘度增长时间、角增量、流变指数、盾尾间隙、粘性时变系数等参数有关;(2)通过分析计算考虑时空效应的幂律型流体压密注浆模型,得到浆液质点向上扩散时,浆液压力整体呈下降趋势;浆液质点向下扩散时,浆液压力整体上呈先上升后下降的趋势;(3)通过进一步分析浆液压力的分布变化规律,得到各注浆孔之间的最优夹角及浆液的最优扩散时间,同时与已有的研究成果相比较,可知本文的研究成果具有工程推广价值。     

饱和软黄土隧道围岩注浆加固参数研究

研究目的:饱和软黄土地层隧道围岩具有强度低、承载力差、抗变形能力弱等特性,因此对饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数展开研究具有重要意义。依托西安地铁4号线火车站站暗挖西安火车站工程,进行室内黄土力学性能和现场注浆试验,研究含水率对黄土强度特性的影响,分析黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理,并总结现场隧道围岩注浆加固参数。研究结论:(1)饱和软黄土的含水率降低,其强度呈线性增长,因此注浆后降低了原位土体的渗透性能以及提升土体的黏聚力,整体上提升土体的抗剪强度;(2)黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理:浆脉夹角近似120°,且高度不一致,长度有差别,在注浆压力逐渐增大的情况下,浆液在黄土体内会先后三次劈裂土体,形成劈裂缝并在其中进行扩散、填充,最终形成黄土劈裂注浆的"Y"型浆脉;(3)加固后的开挖面土体无侧限抗压强度达到0.6 MPa,周边土体加固区达到1.2 MPa,渗透系数≤10-6cm/s,含水率由原先的约30%下降至10%;(4)得出了在饱和软黄土地层中下穿火车站暗挖隧道WSS注浆所使用的配合比、注浆压力控制值、黄土地层下填充系数等参数,可为饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数的精细化设计提供必要的参考依据。     

秦岭隧洞突泥涌水段处理措施研究

秦岭隧洞穿越岩性不整合接触带时发生突泥涌水现象,施工中先期安排超前地质预报,再实施超前地质钻孔进行验证。最终确定采用超前大管棚配合水泥-水玻璃双液注浆止水的施工方案,取得了超前支护和注浆加固的双重效果。     

考虑浆液稠度变化的盾构壁后注浆扩散模型

盾尾脱离管片后,在土体与盾构隧道管片间形成一个环形柱状空隙,对盾尾空隙进行壁后注浆是控制地层应力释放和地层变形的重要手段。以幂律型浆液为研究对象,建立恒定注浆速率条件下盾构隧道壁后注浆渗透扩散模型,分别推导浆液渗透扩散区内稠度时空变化与空间稠度不变时的压力时空分布方程及因注浆造成的管片压力计算公式;结合具体工程算例,分析浆液压力与注浆时间、浆液扩散半径之间的关系,讨论注浆压力、幂律型浆液水灰比和注浆时间等因素对管片所受压力的影响。并对浆液扩散区内稠度时空变化与空间稠度不变的计算结果进行相应的比较,说明盾构壁后注浆考虑稠度时空变化的必要性。研究成果为盾构隧道壁后注浆参数的选择提供一定的计算依据。     

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。     

炭质页岩隧道循环式高压注浆预加固技术

针对层状炭质页岩地层中隧道围岩破碎,遇水易软化等特点,依托郑万高铁罗家山隧道,通过方案比选,确定了采用循环式高压注浆预加固技术;同时对注浆参数进行了多工况的现场试验,明确了采用"稀浆(水灰比3∶1)劈裂,浓浆(水灰比0.5∶1)灌注"的施工方法,确定了相应的岩体注浆参数;注浆施工时应采用高压风代替传统清水清孔,浆液配置时通过添加减水剂来减少水的用量。实践表明,采用循环式注浆预加固处理后,浆液沿层理扩散且能形成较高强度的结石,有效控制了围岩变形,为隧道的安全施工提供了保障。     

软弱地层深基坑地基加固措施对比分析研究

研究目的：通过工程实践，进一步完善深基坑工程设计、施工和对周围环境影响控制等方面的技术和相关参数。 研究方法：结合上海地铁M8线Ⅲ标延吉中路车站和黄兴路车站深基坑地基加固的施工实践，采用方案设计→现场试验→监控量测→对比分析的方法，对软弱地层注浆加固和深层搅拌桩加固两种加固措施进行研究。 研究结果：在淤泥质软粘土中，双液注浆地基加固为劈裂效果，浆液成层状分布，在地下走向无规律，形成的加固体不均匀，均匀性较差，加固区对基坑连续墙变形未产生明显的抑制作用；水泥搅拌桩地基加固施工范围可控，水泥土较均匀，加固措施作用明显，有效约束了基坑的变形。 研究结论：双液注浆工艺控制及实施效果均不如水泥搅拌桩，但具有施工简便、造价低廉的优点。施工过程中，双液注浆工艺有待改善，应改一次注浆为二次注浆，同时提高二次注浆的注浆压力，提高加固土体的均匀性。