專利名稱：地鐵盾構(gòu)施工同步注漿可硬化漿液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種隧道工程技術(shù)領(lǐng)域的水泥砂漿漿液，特別是一種地鐵盾構(gòu)施工同步注漿可硬性漿液。
背景技術(shù)：
目前地鐵施工通常采用土壓平衡盾構(gòu)施工工藝，以往該工藝在進(jìn)行同步注漿施工時(shí)，采用惰性漿液?jiǎn)我簼{壓注，這種漿液是由膨潤(rùn)土、粉煤灰、砂、水組成，漿液泌水量較大，永久不固結(jié)，無(wú)抗壓強(qiáng)度。一般情況下，在盾構(gòu)推進(jìn)施工接點(diǎn)完成后進(jìn)行二次水泥漿注入，使?jié){液固結(jié)，可較好地控制地表沉降在允許范圍內(nèi)。然而，該沉降往往超出正常范圍(+1cm～-3cm)要求，特別是建筑物下方正好處于盾構(gòu)穿越的區(qū)域較明顯。通過(guò)對(duì)已建成的地鐵等隧道進(jìn)行跟蹤調(diào)查顯示因地鐵車輛運(yùn)行引起隧道振動(dòng)，導(dǎo)致漿液液化，地鐵沿線部分地面出現(xiàn)地面沉降、民房開裂的現(xiàn)象，需及時(shí)地在盾構(gòu)管片后進(jìn)行壓漿加固處理。正如《土建注漿施工與效果檢測(cè)》(P659)書中寫道“-----目前盛行的封閉型盾構(gòu)工法而言，地層變形的主要因素可以說(shuō)通常取決于背后注入的好壞。這是因?yàn)槎芪裁撾x時(shí)出現(xiàn)臨時(shí)無(wú)支撐的掘屑狀態(tài)，致使尾隙變形，或者局部崩塌，圍巖松散范圍擴(kuò)大，所以背后注入的好壞直接影響地表沉降的程度。管片襯砌的滲水現(xiàn)象也與背后注入好壞有密切的關(guān)系。如果管片背面抗?jié)B充填注入施工的效果不好，則管片背面產(chǎn)生滲水現(xiàn)象嚴(yán)重。不僅隧道難以向甲方提交，還會(huì)招來(lái)地下水的流動(dòng)，或者水位下降”。根據(jù)上海總體規(guī)劃，上?？偣差A(yù)計(jì)建設(shè)17條、總長(zhǎng)780公里的軌道交通。其中“十五”期間將建設(shè)九條軌道交通，新增里程200公里。由此看來(lái)，盾構(gòu)推進(jìn)工程量巨大，若仍采用惰性漿液進(jìn)行同步注漿，將較大幅度地增加地鐵建設(shè)的投資和后期工作量。目前國(guó)外同步注漿技術(shù)發(fā)展較快，不僅在注漿材料上開發(fā)研制了許多新品，而且對(duì)注漿設(shè)備進(jìn)行了配套研究，有效地控制了地面沉降。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S5707443，該專利申請(qǐng)自述含水泥、分散劑、膨脹劑和固結(jié)劑等材料，從上表述可看到，添加了分散劑和膨脹劑，對(duì)新拌漿液均勻性、結(jié)石體的膨脹性有促進(jìn)作用，但并無(wú)抗離析和泵送潤(rùn)滑特征，對(duì)摻有一定量硅酸鹽水泥的漿液在泵送過(guò)程中工作性的損失不起任何控制作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種地鐵盾構(gòu)施工同步注漿可硬性漿液。使其具有高流動(dòng)性、低離析率，能夠有效及時(shí)控制地面后期沉降。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的構(gòu)思是基于同步注漿漿液三要素充填性、早期固結(jié)強(qiáng)度和漿液限定范圍之間的互相制約的機(jī)理，即單液漿在注入時(shí)，漿液流動(dòng)性要好。但流動(dòng)性同時(shí)受限定范圍及漿液早期固結(jié)強(qiáng)度制約，過(guò)于強(qiáng)調(diào)好的流動(dòng)性，漿液易流失到盾尾空隙之外，即損失漿液，還破壞了盾尾密封裝置，限定范圍難以保證。同時(shí)因水灰比的增大而導(dǎo)致漿液早期固結(jié)強(qiáng)度下降。若流動(dòng)性減小，漿液早期固結(jié)強(qiáng)度得到保證，但漿液充填效果不理想。
本發(fā)明采用聚胺類高分子聚合物作為抗離析、增加潤(rùn)滑性、提高可泵性的高效外摻劑、外摻劑萘系縮合物作為添加劑。
可硬化漿液配方重量百分比具體為水泥7～15％，粉煤灰40～54％，砂15～27％、水22～25％、聚胺類高分子聚合物0.54～0.63％、外摻劑萘系縮合物0.37～0.46％。
所述的根據(jù)氣候選擇配方，夏季聚胺類高分子聚合物(0.60～0.63％)，水泥(7.0～9.0％)；春秋季聚胺類高分子聚合物(0.57～0.60％)，水泥(9.0～13.0％)；冬季聚胺類高分子聚合物(0.54～0.57％)，水泥(13.0～15.0％)，余下材料隨之相應(yīng)調(diào)整。本發(fā)明漿液為摻加水泥的水硬性漿液，通常同步注漿漿液拌漿工作面處于露天，漿液的初凝值和早期強(qiáng)度受氣溫、水溫影響較大。配方中主要調(diào)整聚胺類高分子聚合物和水泥夏的摻入量，來(lái)控制漿液的初凝值和早期強(qiáng)度在要求的范圍內(nèi)，均能滿足地鐵盾構(gòu)同步注漿的施工工藝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的情況來(lái)看，同一條隧道施工完成部分，采用惰性漿液的管片表面潮濕，沉降量控制在+1～-3cm范圍內(nèi)，事后實(shí)行二次水泥漿注漿。采用可硬化漿液的管片表面基本干燥。管片沉降量在1cm左右，小于前述沉降量，該段未進(jìn)行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，抗壓強(qiáng)度5～9MPa范圍內(nèi)本發(fā)明具有如下性能漿液稠度值(cm)9.5～11.5，泌水率(％)≤6.0，漿液結(jié)實(shí)體齡期1～2天達(dá)原狀土強(qiáng)度，齡期28天達(dá)5～9MPa，漿液結(jié)實(shí)體具有抗震動(dòng)液化功能。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，用本發(fā)明拌制的漿液具有較高抗離析特征，同時(shí)具有保水、潤(rùn)滑性，提高泵送能力的作用，使可硬化漿液能更好地滿足注漿設(shè)備的要求。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，在實(shí)施例中要求注漿材料滿足工藝要求水泥32.5普通水泥；細(xì)砂以100％地通過(guò)8號(hào)篩孔，小于50μm的細(xì)粒成分不得超過(guò)20％為宜；粉煤灰原狀灰(統(tǒng)灰)；以及聚胺類高分子聚合物和外摻劑萘系縮合物實(shí)施例一某地鐵區(qū)間隧道施工，該隧道長(zhǎng)1038m，覆土10.8～14.2m，處于灰色淤泥質(zhì)粘土層中，該層土靈敏度高，受擾動(dòng)后易沉降。該隧道采用FCB土壓平衡盾構(gòu)同步注漿形式施工，以防止土體變形。
原施工方案同步注漿采用法國(guó)配方惰性漿液注漿，盾構(gòu)施工推進(jìn)第879環(huán)起，采用本發(fā)明可硬化漿液，共注漿160環(huán)，施工期為6月中旬。
對(duì)材料和設(shè)備要求1、拌漿桶、運(yùn)漿車和儲(chǔ)漿漕的攪拌葉片增寬，縮小拌漿桶內(nèi)葉片與桶壁間距，使攪拌葉片與桶壁間距≤10mm；2、漿液配比施工期氣溫較高初凝值提前，漿液中提高粉煤灰的摻入比，漿液稠度值和初凝值也相應(yīng)增加。本發(fā)明可硬化漿液配比為水泥7.0％，粉煤灰54.0％，砂16.0％，水22.0％，聚胺類高分子聚合物0.63％和外摻劑萘系縮合物0.37％。
3、本發(fā)明可硬化漿液技術(shù)指標(biāo)注漿材料稠度值10.5～11.5cm，初凝值24小時(shí)，抗壓強(qiáng)度R28≥6.0MPa，泌水率5.5％。
4、用閥門封堵注漿口③、④、⑤、⑥，注漿口①②同時(shí)開啟，保持注漿壓力0.25～0.5MPa。
5、夜班注漿作業(yè)拌制最后一桶漿液時(shí)，采用惰性漿液配方，清除管道內(nèi)殘留的可硬化漿液。
實(shí)際效果比較應(yīng)用本實(shí)施例，前0～878環(huán)管片用惰性漿液注漿后，管片表面潮濕，后879～1038環(huán)管片用本發(fā)明可硬化漿液注漿，管片表面基本干燥。前0～878環(huán)管片沉降量控制在+1～-3cm范圍內(nèi)，事后實(shí)行二次水泥漿注漿。后879～1038環(huán)管片沉降量在1cm左右，小于前沉降量，該段未進(jìn)行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，抗壓強(qiáng)度6.8MPa，注漿管路未發(fā)生因殘留漿液結(jié)硬而堵管的現(xiàn)象。
實(shí)施例二某地鐵區(qū)間隧道施工，該隧道長(zhǎng)873m，覆土厚度8.535～16.378m不等，由勘測(cè)資料可知，隧道主要穿越灰色淤泥質(zhì)粘土、灰色粘性土，灰色粘土屬濱?！訚赡绻认喑练e，很濕、軟～可塑，為高偏中壓縮性土。盾構(gòu)推進(jìn)地段處于商業(yè)鬧市區(qū)，地面高層建筑較多。
原施工方案同步注漿采用法國(guó)配方惰性漿液注漿，盾構(gòu)施工推進(jìn)第324環(huán)起，采用本發(fā)明可硬化漿液，直至同步注漿結(jié)束，施工期為12月中旬。
冬季漿液初凝值會(huì)比標(biāo)準(zhǔn)溫度的推遲，漿液配方選擇水泥15.0％，粉煤灰40.0％，砂20.0％，水24.0％，聚胺類高分子聚合物0.54％和外摻劑萘系縮合物0.46％。
實(shí)際效果比較應(yīng)用本實(shí)施例，前0～324環(huán)管片用惰性漿液注漿后，管片表面潮濕，后325～837環(huán)管片用本發(fā)明可硬化漿液注漿，管片表面基本干燥。前0～324環(huán)管片沉降量控制在+1～-3cm范圍內(nèi)，事后實(shí)行二次水泥漿注漿。后325～837環(huán)管片沉降量在1cm左右，小于前沉降量，該段未進(jìn)行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，抗壓強(qiáng)度7.8MPa，注漿管路未發(fā)生因殘留漿液結(jié)硬而堵管的現(xiàn)象。
實(shí)施例三某地鐵區(qū)間隧道施工，該隧道雙線全長(zhǎng)2087m，覆土厚度約為8.3～15.6m不等，由勘測(cè)資料可知，隧道主要穿越第I陸相層(河床～河漫灘相沉積層)、第I海相層(淺海相沉積層)、第II陸相層(河床～河漫灘相沉積層)、第四系上更新統(tǒng)第III陸相層(河床～河漫灘相沉積層)、第II海相層(濱?！毕珟喑练e層)及第IV陸相層(河床～河漫灘相沉積層)。以上土質(zhì)主要以粉砂土、砂土為主，含水量20～30％，液限20～36％，土層較硬。盾構(gòu)推進(jìn)土層地面有高層建筑和文物保護(hù)建筑。
該區(qū)間施工方案全部采用本發(fā)明可硬化漿液，施工期為3～7月中旬。漿液配方選擇水泥9.0％，粉煤灰49.0％，砂17.0％，水24.0％，聚胺類高分子聚合物0.60％和外摻劑萘系縮合物0.40％。
實(shí)際效果比較應(yīng)用本實(shí)施例，管片表面基本干燥。管片沉降量在1cm左右，該段未進(jìn)行二次注漿，注漿管路未發(fā)生因殘留漿液結(jié)硬而堵管的現(xiàn)象。
實(shí)施例四某地鐵區(qū)間隧道施工，該隧道上行線全長(zhǎng)1365m；下行線全長(zhǎng)1359m，覆土厚度約為8.5～16.8m。由勘測(cè)資料可知，隧道主要穿越盾構(gòu)施工穿越的土層為灰色淤泥質(zhì)粘土、灰色粘土、灰色粉質(zhì)粘土，含水量35～50％，液限38～45％。盾構(gòu)推進(jìn)地段處于商業(yè)鬧市區(qū)，地面高層建筑較多。
施工方案同步注漿采用全部采用本發(fā)明可硬化漿液，施工期為10月中旬至次年3月。
本工程在兩種季節(jié)采用兩種配方冬季漿液配方選擇水泥15.0％，粉煤灰40.0％，砂20.0％，水24.0％，聚胺類高分子聚合物0.54％和外摻劑萘系縮合物0.46％；秋冬季漿液配方選擇水泥12.0％，粉煤灰44.0％，砂20.0％，水23.0％，聚胺類高分子聚合物0.58％和外摻劑萘系縮合物0.42％。
實(shí)際效果應(yīng)用本實(shí)施例，管片表面基本干燥。管片沉降量在1cm左右，該段未進(jìn)行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，注漿管路未發(fā)生因殘留漿液結(jié)硬而堵管的現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種地鐵盾構(gòu)施工同步注漿可硬性漿液，其特征在于，其組分的重量百分比具體為水泥7～15％，粉煤灰40～54％，砂15～27％、水22～25％、聚胺類高分子聚合物0.54～0.63％、外摻劑萘系縮合物0.37～0.46％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的根據(jù)氣候選擇配方重量百分比具體為夏季聚胺類高分子聚合物0.60～0.63％，水泥7.0～9.0％；余量粉煤灰40～54％、砂15～27％、水22～25％、外摻劑萘系縮合物0.37～0.46％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的根據(jù)氣候選擇配方重量百分比具體為春秋季聚胺類高分子聚合物0.57～0.60％，水泥9.0～13.0％；余量粉煤灰40～54％、砂15～27％、水22～25％、外摻劑萘系縮合物0.37～0.46％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地鐵盾構(gòu)可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的根據(jù)氣候選擇配方重量百分比具體為冬季聚胺類高分子聚合物0.54～0.57％，水泥13.0～15.0％；余量粉煤灰40～54％、砂15～27％、水22～25％、外摻劑萘系縮合物0.37～0.46％。
全文摘要
一種隧道工程技術(shù)領(lǐng)域的地鐵盾構(gòu)施工同步注漿可硬性漿液。本發(fā)明組分的重量百分比具體為水泥7～15％，粉煤灰40～54％，砂15～27％、水22～25％、聚胺類高分子聚合物0.54～0.63％、外摻劑萘系縮合物0.37～0.46％。本發(fā)明具有如下性能漿液稠度值(cm)9.5～11.5，泌水率(％)≤6.0，漿液結(jié)實(shí)體齡期1～2天達(dá)原狀土強(qiáng)度，齡期28天達(dá)5～9MPa，漿液結(jié)實(shí)體具有抗震動(dòng)液化功能，同時(shí)具有保水、潤(rùn)滑性，提高泵送能力的作用，使可硬化漿液能更好地滿足注漿設(shè)備的要求。
文檔編號(hào)C04B14/02GK1644556SQ200410099179
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者謝彬, 傅德明, 張冠軍 申請(qǐng)人:上海隧道工程股份有限公司