地鐵施工中水泥—水玻璃雙液漿的應(yīng)用研究

柳領(lǐng)領(lǐng)

摘 要：文章分析了工程案例實(shí)況，同時(shí)闡述了水泥—水玻璃雙液漿反應(yīng)機(jī)理，最后結(jié)合工程實(shí)況，圍繞水泥—水玻璃雙液漿在地鐵施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析研究。旨在更科學(xué)、更全面的發(fā)揮出雙液漿應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：地鐵施工；水泥—水玻璃雙液漿；工程案例；反應(yīng)機(jī)理；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.108

1 解讀工程實(shí)況

A地鐵7號(hào)線涉及到的第二標(biāo)段確定其位置在A市B區(qū)，被分成C、D區(qū)間及E路站。其中以淺埋暗挖的方式挖掘區(qū)間正線，D區(qū)間豎井以東390m內(nèi)未設(shè)置降水井，而C區(qū)間2號(hào)豎井一定范圍內(nèi)雖設(shè)置有降水井，卻并未取得明顯的降水效果。針對(duì)上述兩區(qū)域涉及到隧道穿越地層進(jìn)行分析，多是由圓礫卵石層、粉質(zhì)粘土層和粉土層構(gòu)成，在局部位置還夾雜著粉細(xì)砂層和中粗砂層，且地層內(nèi)部還蘊(yùn)藏著非常豐富的地下水，而隧道的上方地層因牽涉到的管溝較多加之整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，致使其存在積存水與流動(dòng)水等問題。此外，管線不僅埋置淺，而且運(yùn)行年限較長(zhǎng)，因而存在非常嚴(yán)重的滲漏問題。

2 剖析水泥—水玻璃雙液漿反應(yīng)機(jī)理

2.1 了解雙液漿原材料

據(jù)了解，水泥—水玻璃雙液漿是由緩凝劑、水泥和水玻璃等物質(zhì)構(gòu)成。一般來講，普通（新鮮）硅酸鹽水泥強(qiáng)度在32.5以上，水玻璃模度多在2.2—2.8范圍內(nèi)，且濃度在40Be′以上。需注意的是，緩凝劑多是用磷酸氫二鈉（工業(yè)品）。

2.2 反應(yīng)機(jī)理

所謂水泥凝結(jié)硬化現(xiàn)象實(shí)則是因水泥發(fā)生水化反應(yīng)析出膠體物質(zhì)（具有凝膠性）造成的。水泥水化會(huì)生成氫氧化鈣、硅酸二鈣和硅酸三鈣；加入水玻璃，同氫氧化鈣（新生成）發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而生成凝膠體水化硅酸鈣（帶有一定強(qiáng)度），如此便意味著加入水玻璃會(huì)使水泥水化速度加快，相應(yīng)的水泥硬化、凝結(jié)的速度同樣加快。

結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，氫氧化鈣同水玻璃間的強(qiáng)度會(huì)持續(xù)增大，這意味著水泥—水玻璃漿液初期結(jié)石體強(qiáng)度實(shí)則是由氫氧化鈣和水玻璃反應(yīng)結(jié)果決定的，而后期強(qiáng)度則更多的是由水泥水化作用決定的。水泥水化反應(yīng)生成氫氧化鈣的量實(shí)則是固定的，這便意味著和其發(fā)生反應(yīng)的水玻璃量實(shí)則也是固定的，若加入的水玻璃量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，稀釋整個(gè)體系之時(shí)，還降低了固結(jié)體強(qiáng)度，由此應(yīng)科學(xué)且合理的配置水泥—水玻璃雙液漿。

3 探討水泥—水玻璃雙液漿在地鐵施工中的具體應(yīng)用

3.1 科學(xué)布置注漿孔

選取廓外0.5—0.6m地層，為砂卵石層，將注漿管全設(shè)于砂卵石層的拱墻范圍內(nèi)，注漿孔的環(huán)向間距為0.3m，縱向間距為0.75m，此外外插角為10—15?（如：圖1）。

3.2 合理配置雙液漿

據(jù)了解，水泥—水玻璃雙液漿所持有的凝膠性會(huì)隨著水泥漿體積、水玻璃體積、溫度、水玻璃濃度、水泥漿濃度和水玻璃模數(shù)等的改變而發(fā)生改變。通常來講，水玻璃模數(shù)越大對(duì)雙液漿凝結(jié)時(shí)的控制就越嚴(yán)格，多是在2.2—2.8范圍內(nèi)；若水玻璃的濃度縮小，那么其凝膠的時(shí)間就會(huì)縮短，這表示兩者間呈直線關(guān)系；若水灰比小，那么水泥同水玻璃間的反應(yīng)就越快，如此凝膠的時(shí)間就越短。換言之，水泥漿的濃度越大，反應(yīng)速度越快。稀釋水玻璃要求一邊加水一邊攪拌，并用“波美比重計(jì)”測(cè)量稀釋后的濃度。

配置水泥漿前應(yīng)將磷酸氫二鈉（緩凝劑）的摻量確定出來，若存在磷酸氫二結(jié)塊現(xiàn)象，需碾碎后使用。具體來講，應(yīng)一邊加水一邊攪拌磷酸氫二鈉，待加水量到達(dá)設(shè)計(jì)容量后，還應(yīng)保持現(xiàn)有攪拌速率再攪拌1min，直到磷酸氫二鈉溶解完全，最后再加入水泥攪拌3min。

當(dāng)?shù)罔F隧道存在滲漏水問題，且有一定強(qiáng)度要求時(shí)，應(yīng)在正交設(shè)計(jì)法的應(yīng)用下對(duì)試驗(yàn)程序進(jìn)行安排，而后再使用“多指標(biāo)綜合平衡法”對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，目的是為了將磷酸氫二鈉摻量、水灰比和水玻璃濃度確定出來。結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，水泥漿的濃度越大，且所承受的抗壓強(qiáng)度就越高；水玻璃濃度增發(fā)，抗壓強(qiáng)度就會(huì)下降。

3.3 有效注漿操作

圍繞工程施工實(shí)況，注漿導(dǎo)管選擇的是直徑為0.032m的小導(dǎo)管，而注漿泵則選用的是KBY-50/70型號(hào)的雙液注漿泵。采用隔孔注入法對(duì)掌子面進(jìn)行注漿操作，如此不僅能減少注漿孔間的不利影響，而且對(duì)后注漿孔還能起到非常有效的補(bǔ)充注漿作用，進(jìn)而確保漿液擴(kuò)散均勻，并以此確保良好的注漿效果。

需注意的是，小導(dǎo)管注漿則選用的是“段段推進(jìn)”的方式，即注漿一段、開挖一段。為了確保掌子面有著足夠穩(wěn)定性，應(yīng)避免泄露漿液，這便要求在注漿之前應(yīng)當(dāng)對(duì)工作面噴射厚度為0.05m的混凝土進(jìn)行封閉。

3.4 準(zhǔn)確分析結(jié)果

地鐵橫通道暗挖環(huán)節(jié)，為了將“水”有關(guān)問題解決，人們?cè)诜治霈F(xiàn)場(chǎng)實(shí)況后，采取了非常直接的解決方式，即降水。因本次工程處于繁華地段，除了用地十分緊張外，施工時(shí)間也十分緊迫，加之要布設(shè)降水井，除了增大工作量外，還增加了占地費(fèi)用，基于此種情況，便采取了超前預(yù)注漿的辦法，目的是為了防止地面沉降。

人們?nèi)轿粚?duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的水文及地質(zhì)條件考慮后，選擇水泥—水玻璃雙液漿為本次工程漿液，且在結(jié)束注漿后取芯檢查，而取芯率則控制在47%范圍內(nèi)，測(cè)得其土體的加固性能優(yōu)良，即在80%以上，便實(shí)施注水實(shí)驗(yàn)，得到地層注漿后的滲透系統(tǒng)為1x10-6cm/s。此外，洞內(nèi)開挖土體整個(gè)的加固情況良好，除了注漿滲透均勻外，地層加固性能好，測(cè)得其抗壓強(qiáng)度大于0.8Mpa，可見應(yīng)用雙液漿取得的施工成果較好。

4 總結(jié)

綜上所述，水泥—水玻璃雙液漿應(yīng)用在地鐵施工環(huán)節(jié)非常有必要，文章通過分析其反應(yīng)機(jī)理，探討了其在地鐵施工中的具體應(yīng)用流程。

參考文獻(xiàn)：

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