多功能增塑開放劑在地鐵盾構同步注漿中的應用研究

楊顯維，田 鎮

（天津城建集團有限公司，天津 300373）

地鐵隧道盾構法管片環外同步注漿材料，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拌砂漿[1]，需要較高的穩定性和流動性，適宜的經時損失和凝結時間。王曉霞等[2]針對不同地層提供不同漿液配合比，進行同步注漿，在自穩能力較強且基本無涌水的地層，應選用凝膠時間較長漿液配合比，增加漿液的流動性，以利于獲得均勻的充填效果；在自穩能力較差的地層中，應選用凝膠時間較短的漿液配合比，盡快獲得注漿體的固結強度，防止盾尾孔隙內的巖壁塌陷造成地層損失，確保管片的早期穩定性；在地層有較大涌水的情況下，應選用保水性強、凝膠時間較短的漿液配合比。在盾構始發和到達地段，總體上要求縮短漿液凝膠時間，以便在填充地層的同時能盡早獲得漿液固結強度，保證開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性；高效減水劑使砂漿流動性增大，特別是對加膨潤土的砂漿來說更有意義，效果更明顯。

本文根據盾構施工經驗，應用增塑開放劑優化設計漿液配合比，利用試驗室儀器設備，對同步注漿漿液的性能進行試驗研究，分析增塑開放劑對同步注漿漿液性能的影響。

1 試驗材料與方案

1.1 同步注漿

1.1.1 漿液材料

根據以往現場攪拌漿液的經驗，結合商品混凝土（砂漿）攪拌站生產實際，確定了同步注漿漿液所用原材料并進行了試驗室檢測。

1）砂（S）。選用天選用天然細砂，產地河北遵化。見表1。

表1 細砂技術指標

2）粉煤灰（F）。選用天津軍糧城電廠的F類Ⅱ級粉煤灰。見表2。

表2 煤灰技術指標 %

3）水泥（C）。選用普通硅酸鹽42.5水泥，廠家為金隅集團，主要技術指標見表3。

表3 水泥技術指標

1.1.2 漿液指標

同步注漿漿液的性能指標一般會在設計圖說明部分給出，結合以往工程實踐和經驗，主要性能應滿足下列指標[4]：

1）漿液稠度一般為8～12 cm；

2）考慮攪拌站集中生產漿液，包括運輸路途、現場等待等時間，開放時間確定為3～10 h；

3）抗壓強度根據設計要求執行。

1.2 復合外加劑技術指標

外加劑為一種多功能盾構砂漿增塑劑（HX-Y）。見表4。

表4 多功能盾構漿液增塑劑技術指標

2 增塑開放劑對注漿漿液性能影響

以水泥、粉煤灰和膨潤土的總量計算增塑開放劑在同步注漿漿液中的摻量，試驗不同摻量下漿液的表現。漿液稠度與分層度值均隨塑開放劑摻量的增大而改變，摻量越大分層度值越小。見表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 漿液配合比設計

利用正交設計，調整配合比中水泥、粉煤灰和膨潤土的比例。見表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度結果

配合比②各項性能指標良好，決定選擇其作為后續系列試驗的基準配合比。

3.2 不同用水量下的漿液性能

用水量不影響摻加增塑開放劑注漿漿液的抗壓強度，但對出機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，進行試驗研究。見表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 結論

1）多功能增塑開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放劑注漿漿液的抗壓強度，但對出機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放劑的注漿漿液體系中，不同廠家水泥和粉煤灰對多功能增塑開放劑注漿漿液性能影響不大。