專利名稱：地鐵盾構施工同步注漿可硬化漿液的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種隧道工程技術領域的水泥砂漿漿液，特別是一種地鐵盾構施工同步注漿可硬性漿液。
背景技術：
目前地鐵施工通常采用土壓平衡盾構施工工藝，以往該工藝在進行同步注漿施工時，采用惰性漿液單液漿壓注，這種漿液是由膨潤土、粉煤灰、砂、水組成，漿液泌水量較大，永久不固結，無抗壓強度。一般情況下，在盾構推進施工接點完成后進行二次水泥漿注入，使漿液固結，可較好地控制地表沉降在允許范圍內。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穿越的區域較明顯。通過對已建成的地鐵等隧道進行跟蹤調查顯示因地鐵車輛運行引起隧道振動，導致漿液液化，地鐵沿線部分地面出現地面沉降、民房開裂的現象，需及時地在盾構管片后進行壓漿加固處理。正如《土建注漿施工與效果檢測》(P659)書中寫道“-----目前盛行的封閉型盾構工法而言，地層變形的主要因素可以說通常取決于背后注入的好壞。這是因為盾尾脫離時出現臨時無支撐的掘屑狀態，致使尾隙變形，或者局部崩塌，圍巖松散范圍擴大，所以背后注入的好壞直接影響地表沉降的程度。管片襯砌的滲水現象也與背后注入好壞有密切的關系。如果管片背面抗滲充填注入施工的效果不好，則管片背面產生滲水現象嚴重。不僅隧道難以向甲方提交，還會招來地下水的流動，或者水位下降”。根據上海總體規劃，上海總共預計建設17條、總長780公里的軌道交通。其中“十五”期間將建設九條軌道交通，新增里程200公里。由此看來，盾構推進工程量巨大，若仍采用惰性漿液進行同步注漿，將較大幅度地增加地鐵建設的投資和后期工作量。目前國外同步注漿技術發展較快，不僅在注漿材料上開發研制了許多新品，而且對注漿設備進行了配套研究，有效地控制了地面沉降。
經對現有技術文獻檢索發現美國專利申請號為US5707443，該專利申請自述含水泥、分散劑、膨脹劑和固結劑等材料，從上表述可看到，添加了分散劑和膨脹劑，對新拌漿液均勻性、結石體的膨脹性有促進作用，但并無抗離析和泵送潤滑特征，對摻有一定量硅酸鹽水泥的漿液在泵送過程中工作性的損失不起任何控制作用。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足和缺陷，提供一種地鐵盾構施工同步注漿可硬性漿液。使其具有高流動性、低離析率，能夠有效及時控制地面后期沉降。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明的構思是基于同步注漿漿液三要素充填性、早期固結強度和漿液限定范圍之間的互相制約的機理，即單液漿在注入時，漿液流動性要好。但流動性同時受限定范圍及漿液早期固結強度制約，過于強調好的流動性，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。同時因水灰比的增大而導致漿液早期固結強度下降。若流動性減小，漿液早期固結強度得到保證，但漿液充填效果不理想。
本發明采用聚胺類高分子聚合物作為抗離析、增加潤滑性、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％)，余下材料隨之相應調整。本發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度受氣溫、水溫影響較大。配方中主要調整聚胺類高分子聚合物和水泥夏的摻入量，來控制漿液的初凝值和早期強度在要求的范圍內，均能滿足地鐵盾構同步注漿的施工工藝，根據現場施工的情況來看，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，事后實行二次水泥漿注漿。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，該段未進行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，抗壓強度5～9MPa范圍內本發明具有如下性能漿液稠度值(cm)9.5～11.5，泌水率(％)≤6.0，漿液結實體齡期1～2天達原狀土強度，齡期28天達5～9MPa，漿液結實體具有抗震動液化功能。
本發明具有實質性特點和顯著進步，用本發明拌制的漿液具有較高抗離析特征，同時具有保水、潤滑性，提高泵送能力的作用，使可硬化漿液能更好地滿足注漿設備的要求。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明進一步說明，在實施例中要求注漿材料滿足工藝要求水泥32.5普通水泥；細砂以100％地通過8號篩孔，小于50μm的細粒成分不得超過20％為宜；粉煤灰原狀灰(統灰)；以及聚胺類高分子聚合物和外摻劑萘系縮合物實施例一某地鐵區間隧道施工，該隧道長1038m，覆土10.8～14.2m，處于灰色淤泥質粘土層中，該層土靈敏度高，受擾動后易沉降。該隧道采用FCB土壓平衡盾構同步注漿形式施工，以防止土體變形。
原施工方案同步注漿采用法國配方惰性漿液注漿，盾構施工推進第879環起，采用本發明可硬化漿液，共注漿160環，施工期為6月中旬。
對材料和設備要求1、拌漿桶、運漿車和儲漿漕的攪拌葉片增寬，縮小拌漿桶內葉片與桶壁間距，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增加。本發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、本發明可硬化漿液技術指標注漿材料稠度值10.5～11.5cm，初凝值24小時，抗壓強度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同時開啟，保持注漿壓力0.25～0.5MPa。
5、夜班注漿作業拌制最后一桶漿液時，采用惰性漿液配方，清除管道內殘留的可硬化漿液。
實際效果比較應用本實施例，前0～878環管片用惰性漿液注漿后，管片表面潮濕，后879～1038環管片用本發明可硬化漿液注漿，管片表面基本干燥。前0～878環管片沉降量控制在+1～-3cm范圍內，事后實行二次水泥漿注漿。后879～1038環管片沉降量在1cm左右，小于前沉降量，該段未進行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，抗壓強度6.8MPa，注漿管路未發生因殘留漿液結硬而堵管的現象。
實施例二某地鐵區間隧道施工，該隧道長873m，覆土厚度8.535～16.378m不等，由勘測資料可知，隧道主要穿越灰色淤泥質粘土、灰色粘性土，灰色粘土屬濱海～沼澤溺谷相沉積，很濕、軟～可塑，為高偏中壓縮性土。盾構推進地段處于商業鬧市區，地面高層建筑較多。
原施工方案同步注漿采用法國配方惰性漿液注漿，盾構施工推進第324環起，采用本發明可硬化漿液，直至同步注漿結束，施工期為12月中旬。
冬季漿液初凝值會比標準溫度的推遲，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％。
實際效果比較應用本實施例，前0～324環管片用惰性漿液注漿后，管片表面潮濕，后325～837環管片用本發明可硬化漿液注漿，管片表面基本干燥。前0～324環管片沉降量控制在+1～-3cm范圍內，事后實行二次水泥漿注漿。后325～837環管片沉降量在1cm左右，小于前沉降量，該段未進行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，抗壓強度7.8MPa，注漿管路未發生因殘留漿液結硬而堵管的現象。
實施例三某地鐵區間隧道施工，該隧道雙線全長2087m，覆土厚度約為8.3～15.6m不等，由勘測資料可知，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)、第四系上更新統第III陸相層(河床～河漫灘相沉積層)、第II海相層(濱海～潮汐帶相沉積層)及第IV陸相層(河床～河漫灘相沉積層)。以上土質主要以粉砂土、砂土為主，含水量20～30％，液限20～36％，土層較硬。盾構推進土層地面有高層建筑和文物保護建筑。
該區間施工方案全部采用本發明可硬化漿液，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％。
實際效果比較應用本實施例，管片表面基本干燥。管片沉降量在1cm左右，該段未進行二次注漿，注漿管路未發生因殘留漿液結硬而堵管的現象。
實施例四某地鐵區間隧道施工，該隧道上行線全長1365m；下行線全長1359m，覆土厚度約為8.5～16.8m。由勘測資料可知，隧道主要穿越盾構施工穿越的土層為灰色淤泥質粘土、灰色粘土、灰色粉質粘土，含水量35～50％，液限38～45％。盾構推進地段處于商業鬧市區，地面高層建筑較多。
施工方案同步注漿采用全部采用本發明可硬化漿液，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％。
實際效果應用本實施例，管片表面基本干燥。管片沉降量在1cm左右，該段未進行二次注漿，28天管片鉆孔壁后取樣，注漿管路未發生因殘留漿液結硬而堵管的現象。
權利要求
1.一種地鐵盾構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.根據權利要求1所述的用于地鐵盾構可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的根據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.根據權利要求1所述的用于地鐵盾構可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的根據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.根據權利要求1所述的用于地鐵盾構可硬化漿液同步注漿的方法，其特征是，所述的根據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
一種隧道工程技術領域的地鐵盾構施工同步注漿可硬性漿液。本發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，漿液結實體齡期1～2天達原狀土強度，齡期28天達5～9MPa，漿液結實體具有抗震動液化功能，同時具有保水、潤滑性，提高泵送能力的作用，使可硬化漿液能更好地滿足注漿設備的要求。
文檔編號C04B14/02GK1644556SQ200410099179
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年12月29日
發明者謝彬, 傅德明, 張冠軍 申請人:上海隧道工程股份有限公司