多功能增塑開(kāi)放劑在地鐵盾構(gòu)同步注漿中的應(yīng)用研究

楊顯維，田 鎮(zhèn)

（天津城建集團(tuán)有限公司，天津 300373）

地鐵隧道盾構(gòu)法管片環(huán)外同步注漿材料，雖然也是一種水泥砂漿，但不同于一般建筑工程上所用的砌筑砂漿或抹面砂漿等預(yù)拌砂漿[1]，需要較高的穩(wěn)定性和流動(dòng)性，適宜的經(jīng)時(shí)損失和凝結(jié)時(shí)間。王曉霞等[2]針對(duì)不同地層提供不同漿液配合比，進(jìn)行同步注漿，在自穩(wěn)能力較強(qiáng)且基本無(wú)涌水的地層，應(yīng)選用凝膠時(shí)間較長(zhǎng)漿液配合比，增加漿液的流動(dòng)性，以利于獲得均勻的充填效果；在自穩(wěn)能力較差的地層中，應(yīng)選用凝膠時(shí)間較短的漿液配合比，盡快獲得注漿體的固結(jié)強(qiáng)度，防止盾尾孔隙內(nèi)的巖壁塌陷造成地層損失，確保管片的早期穩(wěn)定性；在地層有較大涌水的情況下，應(yīng)選用保水性強(qiáng)、凝膠時(shí)間較短的漿液配合比。在盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)地段，總體上要求縮短漿液凝膠時(shí)間，以便在填充地層的同時(shí)能盡早獲得漿液固結(jié)強(qiáng)度，保證開(kāi)挖面安全并防止從洞口處漏漿。肖立[3]的研究指出，增加膨潤(rùn)土的含量可以降低漿液的泌水率；降低粉煤灰的含量可以降低漿液的流動(dòng)性；高效減水劑使砂漿流動(dòng)性增大，特別是對(duì)加膨潤(rùn)土的砂漿來(lái)說(shuō)更有意義，效果更明顯。

本文根據(jù)盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用增塑開(kāi)放劑優(yōu)化設(shè)計(jì)漿液配合比，利用試驗(yàn)室儀器設(shè)備，對(duì)同步注漿漿液的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，分析增塑開(kāi)放劑對(duì)同步注漿漿液性能的影響。

1 試驗(yàn)材料與方案

1.1 同步注漿

1.1.1 漿液材料

根據(jù)以往現(xiàn)場(chǎng)攪拌漿液的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合商品混凝土（砂漿）攪拌站生產(chǎn)實(shí)際，確定了同步注漿漿液所用原材料并進(jìn)行了試驗(yàn)室檢測(cè)。

1）砂（S）。選用天選用天然細(xì)砂，產(chǎn)地河北遵化。見(jiàn)表1。

表1 細(xì)砂技術(shù)指標(biāo)

2）粉煤灰（F）。選用天津軍糧城電廠的F類Ⅱ級(jí)粉煤灰。見(jiàn)表2。

表2 煤灰技術(shù)指標(biāo) %

3）水泥（C）。選用普通硅酸鹽42.5水泥，廠家為金隅集團(tuán)，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 水泥技術(shù)指標(biāo)

1.1.2 漿液指標(biāo)

同步注漿漿液的性能指標(biāo)一般會(huì)在設(shè)計(jì)圖說(shuō)明部分給出，結(jié)合以往工程實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，主要性能應(yīng)滿足下列指標(biāo)[4]：

1）漿液稠度一般為8～12 cm；

2）考慮攪拌站集中生產(chǎn)漿液，包括運(yùn)輸路途、現(xiàn)場(chǎng)等待等時(shí)間，開(kāi)放時(shí)間確定為3～10 h；

3）抗壓強(qiáng)度根據(jù)設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。

1.2 復(fù)合外加劑技術(shù)指標(biāo)

外加劑為一種多功能盾構(gòu)砂漿增塑劑（HX-Y）。見(jiàn)表4。

表4 多功能盾構(gòu)漿液增塑劑技術(shù)指標(biāo)

2 增塑開(kāi)放劑對(duì)注漿漿液性能影響

以水泥、粉煤灰和膨潤(rùn)土的總量計(jì)算增塑開(kāi)放劑在同步注漿漿液中的摻量，試驗(yàn)不同摻量下漿液的表現(xiàn)。漿液稠度與分層度值均隨塑開(kāi)放劑摻量的增大而改變，摻量越大分層度值越小。見(jiàn)表5。

表5 不同摻量下的漿液稠度和分層度

3 摻加增塑劑的同步注漿液性能研究

3.1 漿液配合比設(shè)計(jì)

利用正交設(shè)計(jì)，調(diào)整配合比中水泥、粉煤灰和膨潤(rùn)土的比例。見(jiàn)表6和表7。

表6 不同漿液配比稠度和分層度

表7 不同漿液配比抗壓強(qiáng)度結(jié)果

配合比②各項(xiàng)性能指標(biāo)良好，決定選擇其作為后續(xù)系列試驗(yàn)的基準(zhǔn)配合比。

3.2 不同用水量下的漿液性能

用水量不影響摻加增塑開(kāi)放劑注漿漿液的抗壓強(qiáng)度，但對(duì)出機(jī)稠度和分層度有影響。隨著用水量的增加，漿液的稠度和分層度增大。見(jiàn)表8和表9。

表8 不同用水量漿液配比稠度和分層度

表9 不同用水量漿液配比抗壓強(qiáng)度

3.3 不同廠家水泥、粉煤灰的漿液性能

分別選用⑦唐山冀東水泥、⑧北京金隅振興水泥和⑨山水水泥、⑩大港電廠粉煤灰、?軍糧城電廠粉煤灰、?北疆電廠粉煤灰，進(jìn)行試驗(yàn)研究。見(jiàn)表10和表11。

表10 不同廠家水泥漿液配比稠度和分層度

表11 不同廠家粉煤灰漿液配比稠度和分層度

4 結(jié)論

1）多功能增塑開(kāi)放劑在同步注漿漿液中作為分散劑、減水劑、緩凝劑，隨著摻量增加，分層度值減小。

2）用水量變化不影響增塑開(kāi)放劑注漿漿液的抗壓強(qiáng)度，但對(duì)出機(jī)稠度和分層度有影響，隨著用水量的增加，漿液的稠度和分層度也隨之增大。

3）在摻加多功能增塑開(kāi)放劑的注漿漿液體系中，不同廠家水泥和粉煤灰對(duì)多功能增塑開(kāi)放劑注漿漿液性能影響不大。