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水泥-水玻璃双液注浆在饱和动水砂层隧道
施工中的应用研究
2005年第8期煤炭工程
水泥一水玻璃双液注浆在饱和动水砂层
隧道施工中的应用研究
郭金敏,汪建立,,张超
(,河南焦作454000;,河
南平顶山467000;
,江苏徐州221008)
摘要:针对隧道在饱和动水砂层中自稳能力差,施工难度大的现状,通过现场注浆
试验
对水泥,水玻璃注浆压力,
水泥一水玻
璃双液注浆方法加固饱和动水砂层隧道可以取得较好的效果.
关键词:饱和动水砂层;水泥一水玻璃双液;隧道;新奥法
中图分类号::A文章编号:1671—0959(2005)08—0033—04
Researchonapplicationofcementandwaterglassdoublegroutstotunnelconstructionindynamicwatersaturatedsands
GuoJinmin,WangJian—
(1,HenanPolytechnicUniversity-Jiaozuo,454150,China;,PingdingshanCoal
MiningGroup
CorporationLid,Pingdingshan,467000,China;)
,)
Abstract:Duetothepresentstatusofthepoorstabilityandhardconstructionoperationindyna
micwatersaturatedsands
ofthetunnel,thesitegroutingtestonthegroutingpressureofthecementandwaterglassgrouts
andTSStubegrouting

outingmethodwiththe
cementandwaterglasstoreinforcethetunnelconstructionindynamicwatersaturatedsandsc
ouldhaveagoodresult.
Keywords:dynamicwatersaturatedsands;cementandwaterglassdoublegrouts:tunnel;Ne
wAustrianTunneling
Method
随着经济及科学的发展及城市建设的加快,,破碎岩带等复杂地
,,由于地层自身的稳定性差,开挖时又受到
标准公路也在我国掀起建设高潮,穿越山区时,需修建隧破坏,扰动,易造成坍塌事故,严重危及施工人员的安全,
,结构受力复杂,,经常遇到含水砂层,动
,.,^9e9E999..e3G9基坑外开挖一个2m×2m的沉淀坑,污水泵在沉淀坑内排用规格为~D2000×20(10×200的预制水泥管具体施工方案
,即先开挖沉淀坑及导水为:首先根据水泥杆基础太小确定沉管位置,沉管经铲车
沟,,,3)为保障排水,在做混凝土垫层前,,将管
的碎石垫层,碎石垫层可有效的控制底层的流水,混凝土下方的土掏挖干净,这时管由于下方无支撑,在重力的作
施工时完全在正常的情况下,不受地下水的影响,可有效用下,自己逐步向下走,
,回填的过程泵排水,,应用片石回填,保证杆
中,在底部含水层,可采用碎石回填捣实,上部无水部分的稳固性,这种施工方法好
处是:保证了人工安全;稳固
;提高了施工速度;),无法支挡土板,(责任编辑章新敏)
收稿Et期:200409—03
作者简介:郭金敏(1970),女,讲师,在读硕士,主要从事工程地质,复合材料等方面的
教学与科研工作.
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煤炭工程2005年第8期
水砂层等不良地质条件,若处理不好,施工中很容易导致工程事故,在新奥法中应用水泥一水玻璃双液注浆就是解决在此不良地质条件的一种好方法.
我们主要通过在室内实验测定水泥一水玻璃浆液不同
研究在新奥法中应配比和浆液结石体抗压强度的基础上,
用水泥一水玻璃双液注浆解决饱和动水砂层不良地质条件的施工工艺问题.
1新奥法
新奥法是新奥地利隧道施工法的简称,它是一种集设计,施工,,摒弃了以往在隧道设计和施工中应用厚壁混凝土结构支护松动围岩的传统理论方法,而将地层视为连续介质体,在粘,弹,塑理论的指导下,充分考虑地层开挖隧道后,从变位发生,发展到岩土体出现破坏过程的时间效应特性,适时构筑柔性,薄壁,能与周围地层贴紧的支护结构,保护隧道周围地层的天然承载力,使其成为支护结构的重要组成部分,与人工构筑的支护结构共同工作,形成可靠的洞周支撑环,使隧道结构能长期保持稳定.
新奥法起初主要用于自承能力较强的岩石隧洞,,在松散软弱的砂土质地层中采用新奥法技术修筑隧道也获得了成功,广州地铁一号线,,新奥法施工的关键是对施工面周围地层的加固,,快速;安全,适应性强.
2饱和动水砂层TSS管固砂堵水注浆工艺研究饱和动水砂层是遂道与地下工程施工的一大难题,在该种地层中开挖隧道施工时极易发生涌水,——体育西路区间隧道做了实验,在通过采用超细水泥——水玻璃双液浆作为注浆材料,采用一次性钻头,跟管钻机钻进成孔,后退式分段注浆技术等措施和手段,对饱和动水砂层进行固砂堵水进行试验与研究,较成功地解决了长111,,布管工艺的系统研究,研制了一种新型的TSS型注浆管及其注浆工艺,经过在深圳市向西路过街道工程中应用,在不断总结完善的基础上,获得了圆满的成功,并取得了良好的经济效益和社会效益,且形成了饱和动水砂层TSS管固砂堵水注浆工艺.

此注浆工艺特点:采用超细水泥——水玻璃双液浆作为主要注浆材料;TSS型注浆钢管加工制作容易,管材供应充足;利用顶管技术进行法浆管布设,施工速度快,不34
会发生涌水,涌砂;工艺易操作,施工成本较低;它又是
浅埋暗挖法施工地下工程的重要的辅助工法,具有先进的技术性和良好的经济效益.

本注浆工艺主要适用于在铁路,市政,公路,水工,电力等各种地下隧道工程中的饱和动水砂层(砂层渗透系数K范围为10_,1Ocm/s).

,这样可以保证浆液通过溢浆孔进入地层,而地层中的水和砂不能进入注浆管,从而达到注浆管自身具有逆止阀的作用.
采用TSs型注浆管和超细水泥——水玻璃双液浆进行注浆施工,浆液在砂层中主要形成均匀渗透扩散,不易发生劈裂,挤压状况,可以较好地均质加固砂层,形成完整的防水帷幕.
3注浆作业

注浆参数如表1所示.
表1注浆参数表
参数名称参数值
加固范围/m一般为开挖轮廓线外拱部及边墙2,3m底板以下1,2m,掌子面砂层
注浆管长/m4,6m,根据需要进行选择
止浆岩墙20,50cm喷射砼层+(,2m)预留止浆墙
,(地下管线影响地带取下
限,其它取中,上限).注浆的极限压力
……一
P"应满足:P"?y^Itan(45+/2)+注浆终压/MPa.
2ctan(45/2).式中:y为土的天然
容重;hI为注浆孔埋深;9为土的内摩
角;C为土的粘聚力
按式Q=?R?h2?"?D?(1+口)进行计
:Q为注浆量(n);R为
单段注浆量/m浆液扩散半径,n;h2为注浆段长,m;为地层孔隙率;.为地层孔隙充填率;
为浆液损失率,一般取10%,3O%.
2005年第8期煤炭工程


根据预配制水泥浆的体积,按水灰比和缓凝剂掺量计算出所需要的超细水泥,:W:C=:1,3:1.
根据用量,首先在容器中加入水和缓凝剂,强力搅拌,待缓凝剂充分溶解后,加入超细水泥,强力搅拌,混合均匀.

在浓水玻璃中加入水,边加水边搅拌,边用玻美计测试其浓度,,40Be.
4工程实例

深圳市向西路人行地道工程位于深圳市深南东路与向西路丁字路口,,"浅埋暗挖
法"施工法(属新奥法).,,,,,,地层自上而下依次为:人工填土层,,;埋藏植物层,,;第四纪冲积层,,,主要有淤泥质粉质粘土,粉质粘土,中粗,细砂层组成;第四纪残积层,其主要为粘土,局部夹强风化岩块.
工程竖井及梯道通过人工填土层,埋藏植物层,第四纪冲积层:主通道穿越地层为第四纪冲积层,其中南口开挖断面内拱部及墙身为淤泥粉质粘土层和粉质粘土层,底板为中,粗砂层;北口开挖断面内为中,粗,,,,水位随季节变化较大,稳定水位为0,,,,.
针对该工程的工程地质及水文地质条件,结合开挖断面大小和工程的施工方法,认为采取TSS型注浆管注浆技术加固该工程饱和动水砂层合适.

注浆材料采用超细水泥——水玻璃双液浆.
配比:水灰比W:C=(,3):1,水泥与水玻璃比M:S:(,1):1,水玻璃浓度30,40Be.
注浆设计根据地层的注浆加固范围要求,地层中的地下水流向,砂层分布状况,(以北侧竖井砂层第一循环注浆设计为例,如图1所示).主通道注浆采取TSS型注浆管水平注浆技术(以主通道北侧
第一循环注浆设计为例,如图2所示).
图l北侧竖井砂层第一循环注浆设计图(单位:cm)瓣
l?--————————-747—————---——?J图2主通道北侧第一循环注浆设计图(单位:cm)
注浆管布设:采用手持风镐,利用作业平台,:注浆管全部布设完毕后,进行后通式分段注浆.
注浆顺序:注浆宜按约束——开放型注浆顺序进行设计和篱工,其注浆顺序原则如下:首先将群孔的三周边孔进行注浆,从而达到约束的目的,以防止浆液过远扩散;然后取开放型注浆,由一侧(闭口侧)向另一侧(敞口侧)平行推进,以达到排水的目的.

注浆结束后,.
1)分析注浆过程中P—Q—t曲线法
通过对钻孔,注浆记录进行整理,分析每个孔段的注浆压力和注浆速度,以及串浆情况,找出可能出现的薄弱部位.
结合注浆施工采用机械的特点(该工程主要采用KBY--50~0型双液注浆泵),从注浆作业情况来看,在注浆过程中,注浆压力一般都能达到设计注浆终压,同时,注浆速度在逐渐减小,这说明浆液的扩散允填能够满足设计的扩散范围,具有一定的渗透填充,,注浆压力P,注浆流量Q,,刚开始时,注浆施工采取低压力灌
注,,,随着注浆的进行,浆液有效地填充了砂层的空隙,为了使浆液继续注进砂层,注浆35
煤炭工程2005年第8期
泵压力自行逐渐提高,为保护地下管线的安全,防止浆液在饱和动水砂层中产生劈裂,在满足注浆加固要求的基础上,,,在注浆开始时,采用较大的注浆流量即20,301/min进行注浆,随着注浆工作的进行,注浆流量逐渐减小,最后注浆流量减小为5,101/min,这充分证明了在注浆过程中,注浆材料有效地填充了砂层的空隙,达到了注浆固砂堵水的目的要求.
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