盾构隧道专用塑化剂对同步注浆浆液性质影响研究

为探究专用塑化剂对盾构隧道壁后注浆浆液性质的影响，通过室内试验对塑化剂不同掺量的同步注浆浆液性质进行测定，并通过固结试验装置探究改良后浆液在不同地层中的固结特性。研究表明： 1）盾构隧道盾尾壁后注浆专用塑化剂能够在不影响浆液强度的前提下，缩短浆液的凝结时间，随着塑化剂添加量的提高，浆液的泌水率、稠度、流动度都有减小的趋势； 2）专用塑化剂的最优掺量为0.4%~1.2%，在该范围添加量下，浆液的性能得到进一步提升，凝结时间会缩短； 3）改良后浆液在地层中的固结时间、沉降量、强度与地层性质相关，在粉质黏土、粉砂与粗砂3种地层中，改良后浆液固结完成时间依次减小，最终体积收缩率依次增大，28 d无侧限抗压强度依次减小。     

减水剂掺量对盾构隧道同步注浆浆液性能影响试验研究

为进一步探究掺入高性能减水剂对强透水砂卵石地层同步注浆浆液性能的影响规律，在室内配置了6组不同减水剂掺量的配合比进行试验。结果表明:减水剂的掺入能有效改善膨润土导致的浆液过稠、流动度严重不足问题，当减水剂掺量为9.0~10.8 g/L时，不仅浆液的流动度、稠度得到改善，而且还能保持浆液具有较好的抗水分散性。     

水泥浆液黏度对全风化花岗岩注浆加固效果的影响

水泥浆液是隧道与地下工程水害治理与地层加固的常用注浆材料。针对利用水灰比调节水泥浆液黏度的传统方法在注浆治理工程中存在的局限性,通过掺加2种外加剂实现了水灰比为1：1的水泥浆液的黏度和流动度在一定范围内动态可调。选取典型工程中遭遇的全风化花岗岩为被注介质,开展了注浆模拟试验,研究了不同黏度浆液在全风化花岗岩中的扩散规律,分析了浆液黏度对注浆加固效果的影响机制。研究结果表明：水泥浆液在被注介质中整体呈现劈裂扩散模式,随着浆液黏度的增大,主劈裂浆脉扩展形态由"三叉形"逐渐向"折线形"转变,主浆脉宽度变厚,被注介质的单轴抗压强度和抗剪强度不断提高;在水泥浆液黏度为24.6 s时,加固土体的单轴抗压强度提高了87%,内聚力和内摩擦角分别提升了220%和46.6%,内摩擦角与抗剪强度随浆液黏度的变化趋势基本一致,可见内摩擦角的提升可作为影响被注介质抗剪性能的关键指标;临近18.8 s的浆液黏度是浆脉扩展形态转变和被注介质强度增长速率变化的敏感黏度。研究成果可为全风化花岗岩及类似地层注浆治理工程中的注浆材料选型、黏度调控及加固效果评价提供技术参考。     

煤矿采空区注浆处治浆液材料配比试验

注浆法处治煤矿采空区,注浆浆液材料选择至关重要.煤矿采空区注浆处治效果与注浆后浆液最终形成结石体强度、结石率、填充率有关.通过不同浆液配比与结石体强度、结石率、凝结时间、浆液密度、流动度之间试验研究,确定了合理的注浆浆液配比,为高速公路穿越采空区注浆治理提供依据.     

盾构隧道壁后注浆试验与浆液扩散机理研究进展

盾构隧道壁后注浆具有控制地层变形、确保管片受力均匀等作用,但壁后注浆施工中也常出现隧道上浮、管片破损、螺栓剪断等现象,壁后注浆效果与注浆施工参数的控制密切相关。为达到预期注浆效果,深入研究壁后注浆过程中浆液的扩散机理,提出合理的壁后注浆施工控制策略具有重要现实意义。基于目前国内外学者在盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理方面所开展的工作,从现场实测、模型试验、理论分析3个方面进行梳理总结,分析现有研究的进展和不足。在现场实测方面,目前常用的监测手段是探地雷达无损检测法和埋设仪器法;室内模型试验包括整体模型试验和局部模型试验,整体模型试验主要用于模拟盾构掘进过程中的同步注浆施工,局部模型试验主要用于分析浆液固结变形以及压力消散过程;在理论分析方面,当前主要从盾尾间隙特征、浆液流体特性以及浆液-土体相互作用机理研究浆液扩散过程,浆液扩散过程可概括为充填、渗透、压密和劈裂4个阶段,充填注浆浆液的扩散模型主要是环形充填扩散和扇形充填扩散,渗透注浆浆液的扩散模型有球面渗透扩散和柱面渗透扩散,压密注浆浆液的扩散模型有球形压密扩散和柱形压密扩散,劈裂注浆过程很少考虑;在数值计算方面主要侧重于研究盾构壁后注浆对管片受力和地表沉降的影响。最后,分别从盾构隧道断面形式、理论模型的地层适应性、统一扩散理论模型、浆液扩散微观机理等方面展望了盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理研究的发展趋势。     

盾构隧道同步注浆浆液配比分析及优化设计

为使盾构隧道同步注浆浆液具有较高的工作性能,通过掺加纯碱、木钙等措施,对浆液的配比进行了优化,并采用正交设计的方法进行试验,探讨了水胶比、粉灰比、膨水比、纯碱和木钙掺量、水泥用量对于浆液性能的影响,提出了优化后的浆液配比,为今后类似工程提供参考。     

渗透结晶型材料添加剂对水泥浆液性能影响试验

为获得可用于治理隧道渗漏水的高性能水泥浆液，选取具有优良防水抗渗性能的水泥基渗透结晶型防水涂料Penetron，将其以添加剂的形式加入到水泥浆液中，添加量为水泥总质量的0.6%～1.6%。参照规范使用维卡仪、旋转黏度仪等仪器对水泥浆液黏度、凝结时间和结石率进行研究，使用自行设计的渗透系数测定仪研究注浆体抗渗性能，通过抗压强度试验研究标准养护和全水域养护条件下浆液结石体、注浆体的力学性能，通过SEM扫描试验对添加Penetron的浆液结石体微观结构进行分析。结果表明：Penetron对水泥浆液黏度和凝结时间无负面影响，随着添加量的增多，浆液结石率显著提高，当添加量为1.6%时，浆液结石率可达98.7%；Penetron可改变注浆体内部孔隙结构，有效降低水泥浆液渗透系数，提高注浆体抗渗性能，当添加量从0%增加至1.6%时，注浆体渗透系数从5.03×10^-7 m·s^-1降低至3.40×10^-8 m·s^-1；Penetron的加入还可提高水泥浆液固结体的抗压强度，标准养护28 d，添加量为1.6%的注浆体抗压强度为5.36 MPa；在添加有Penetron的浆液结石体高倍SEM扫描图像中可见树枝状结晶体存在，且结晶体数量随Penetron添加量的增加而增多。根据试验结果和Penetron在水泥浆液中的作用机理分析，证明该材料可作为水泥浆液添加剂使用，当添加量为水泥总质量的1.4%～1.6%时，可获得用于治理隧道渗漏水的高性能注浆材料。     

锚杆注浆浆液参数优化研究

论述锚杆注浆的重要作用及不同配合比的浆液对工作性能的影响,探讨不同水灰比、速凝剂掺量、砂浆的灰砂比的用量对于浆液性能的影响,提出优化后的浆液配比,为今后类似工程提供参考。     

复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料研究

为解决传统注浆材料耗费水泥量极大的问题,需研制出工作性能好和经济环保的注浆材料。通过对比不同体系双液注浆材料的性能,优选出复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料,并研究钢渣与矿渣的掺量、水玻璃的体积掺量及水灰质量比等对双液注浆材料工作性能、胶凝性能和抗压强度等的影响规律。研究结果表明： 当钢渣与矿渣的掺量为60%,水玻璃的体积掺量为 20%~30%、水灰质量比为0.7~1.0时,所制备的浆液凝胶时间可控,流动度在300 mm以上,3 d的抗压强度在13 MPa以上。     

煤矿斜井盾构施工壁后同步注浆的双浆液特性研究

以鄂尔多斯市台格庙煤矿盾构斜井为工程背景,对煤矿盾构斜井施工壁后同步注浆的双浆液特性进行试验研究,试验内容包括:流动度、泌水率、凝胶时间和抗压强度的测定。通过分析水灰比和水玻璃用量变化时的双浆液基本性能变化规律,得到适用于台格庙矿区盾构斜井施工壁后采用的水泥-水玻璃双浆液配合比。结果表明:当水玻璃用量不变时,随着水灰比的减小,双浆液的抗压强度逐渐增大,凝胶时间逐渐减小,流动度逐渐增大;当水灰比不变时,随着水玻璃用量的增多,双浆液的凝胶时间逐渐增大,抗压强度先增大后减小。     

盾构隧道同步注浆新型双液注浆材料的研究与应用

盾构隧道的上浮易导致隧道管片错台、破损、渗漏和隧道超限等问题,进而影响到地铁隧道的验收与运营。通过分析管片上浮的主要原因,提出改进同步注浆设备,并在盾尾处采用常规同步浆液与聚丙烯酰胺水溶液(双液浆)相混合注入管片与开挖面之间的空隙。通过实验分析得出,注入空隙处的双液浆短时间内增稠,浆液成为塑性体,使管片的浮力降低许多,抗水分散性明显提高。通过实际应用,此种新型双液浆有效地填充了管片与开挖面之间的间隙,使隧道上浮量明显降低,提高了成型隧道的质量,解决了盾构隧道上浮的难题。     

南宁地区富水圆砾层袖阀管注浆加固技术

为了解决南宁地区富水圆砾地层袖阀管注浆加固过程中浆液扩散难以控制、加固效果难以保证的问题,通过室内试验和现场实践,从工艺参数、浆液配合比等方面进行优化改进,总结得出在制浆过程中,通过添加外掺料形成能提高浆液抗分散能力的复合浆液,并采取低压慢注相结合的注浆新工艺,从而提高富水圆砾层注浆加固的可靠性。     

溶液型浆体在岩溶裂隙中运移的动力学研究

从浆液扩散理论的基本假设出发,综合考虑岩溶区被注介质和浆液扩散特征,在总结前人研究成果的基础上,推导出浆液在贯通岩溶裂隙或者管道中扩散时所须满足的动力学通用控制方程。在考虑溶液型浆体特性、被注介质特征和扩散过程的前提下,对通用动力学控制方程进行合理简化,获得适用于溶液型浆体在岩溶裂隙和管道网络中扩散的动力学控制方程。基于有限体积法理论,借助于HQUICK、Central Difference、Crank-Nicolson和Adams-Bashforth等离散格式对控制方程完成数值离散工作,然后采用压力泊松方程法对其完成数值求解工作,从而为研究岩溶区浆液扩散过程的软件开发和数值模拟工作提供理论基础,开创采用计算流体动力学理论方法对溶液型浆液在岩溶裂隙和管道介质中的扩散研究的新途径。     

软土地层中盾构施工参数对地表沉降的影响研究

为了解决软土地层中盾构隧道施工参数对地表沉降的影响问题,通过对杭州某地铁区间盾构施工进行监测,分析软土地层地表沉降的一般规律,结合该区间盾构隧道施工,采用ABAQUS有限元软件分析了注浆压力、浆液弹性模量、土舱压力等因素对地表沉降的影响。研究表明:土舱压力对地表沉降影响最大,注浆压力次之,浆液弹性模量的影响最小。地表沉降由土体塌陷沉降和土体固结沉降2部分组成,在盾构试掘进阶段对施工参数进行调整和优化,能较好地控制地表沉降。     

砂浆锚杆的有限元模拟方法探讨

针对现有砂浆锚杆有限元模拟方法的局限性与不足，在深入探讨砂浆锚杆的力学机理的基础上，提出了一种包含锚杆、砂浆以及接触面的新型复合锚杆单元，该单元不仅能反映锚杆的轴向受力作用，还能反映锚杆的抗弯以及锚杆与岩体接触面的剪切滑移效应，并利用有限元基本理论，推导了新型复合锚杆单元刚度矩阵及相关计算公式，并编制了相应的计算程序，工程实例分析表明：模型能够满足工程要求，具有一定的理论与工程实用价值。     

二重管旋喷工法成桩直径实用计算方法

为了解决二重管旋喷工法成桩直径的预测问题，通过对二重管法成桩过程的理论分析，建立了可以考虑压缩空气影响的二重管法成桩直径的计算方法，并给出了相应的详细计算步骤。二重管法施工期间，压缩空气包裹高压水泥浆射流可以有效降低射流速度沿喷射距离的衰减速率，增强高压射流对土体的切削效应，使得高压旋喷桩的成桩直径明显增加，提高旋喷工法对软土地基的加固效果。所提出的实用计算方法可以有效考虑土性参数、旋喷参数以及压缩空气的影响。以旋喷施工时的空气喷射压力为主要控制参数，通过回归分析提出了可以表达压缩空气对成桩直径增大效应的定量计算公式。针对二重管法施工中压缩空气的常用压力范围0.5~1.5 MPa，得到了压缩空气包裹高压射流对旋喷桩成桩直径的增大比例，为27%~81%，这与工程实践经验非常接近（一般压缩空气可以提升桩径的范围为30%~90%）。以温州深厚软土地区的二重管法工程实例为依托，根据旋喷施工参数与土性参数，采用所提出的计算方法与成桩直径的现场实测结果进行了对比分析。分析结果表明：对于2根试桩C1和C2（实测直径分别为1.08，1.12 m），应用所提出计算方法产生的相对误差分别为5.6%和6.3%（计算直径分别为1.02，1.05 m），由此可见所提方法可以满足工程设计与施工的要求。     

南京纬三路过江通道弃砂在壁后注浆材料中的利用

为了解决南京纬三路过江通道施工产生的弃砂在壁后注浆浆液中的再利用问题,通过将施工产生的弃砂筛分成细度模数分别为1.652、1.096、0.773的砂,并将其分别用于配置不同水胶比的壁后注浆浆液,探究了砂的细度模数对壁后注浆浆液基本性能的影响,进而提出了弃砂再利用的方法。结果表明:浆液用砂的细度模数越高,浆液的流动度、稠度、泌水率、体积收缩率和凝结时间越长,强度越低;弃砂细度模数筛分为0.75~1.08,水胶比为0.9,可直接作为壁后注浆材料。南京纬三路过江通道弃砂再利用的方案为:将弃砂过1.25 mm筛后75%替换原浆液用砂,调整水胶比为0.85;或50%替换原浆液用砂,调整水胶比为0.9,2种方案都满足了工程要求,并具有一定的经济效益。