(1) 为确定合适的注浆材料及配比,对6 个不同品种的水泥-水玻璃浆液进行了室内试验,考察了浆液初凝时间、净浆立方抗压强度与水泥品种、水灰比及水玻璃加量范围的关系。室验分两个步骤进行:第一步通过对浆液凝结时间、净浆立方体抗压强度(40 ×40 ×40mm3) 与水泥品种关系的研究,选出两种合适的浆材;第二步对选出的两种浆材,通过对其与水玻璃反应特性的比较,从中选出最合适的水泥品种、水灰比及水玻璃加量范围。试验采用正交设计方法安排,用多指标综合平衡法分析试验结果。由浆材及配化实验结果可知:抗压强度的主要影响因素是水灰比,初凝时间的主要影响因素为水泥品种。试验所用材料中Hc —T(高) 、Hc —T(可) 及425 号普通水泥后期强度较高,但425 号普通水泥凝结时间较长,初期强度也低,故决定选取Hc —T 凝结时间可调超细灌浆材料和Hc —T 高强无收缩超细灌浆材料继续做进一步试验,研究水灰比及水玻璃加量对凝结时间及流动度的影响。
(2) Hc —T 高强无收缩超细灌浆材料试验结果可知:两种试验材料,随水灰比的增大,凝结时间增长,浆液流动度增大,且在试验范围内呈现线性变化;随水玻璃加量的增多,浆液初凝时间缩短,流动度减小;在水灰比相等的情况下, Hc —T 凝结时间可调超细灌浆材料与水玻璃的反应更快,且水灰比变化对凝结时间和流动性的影响更小,浆液更稳定。
经过技术经济论证,决定对不同注浆管采用不同注浆材料进行现场试验。大管棚:42. 5 级普通硅酸盐水泥-水玻璃双液, 水玻璃浓度25～35Be°,模数2. 6 , 水灰比0. 8～1. 0 , 水泥浆与水玻璃体积比1∶0. 5 。小导管和PVC 劈裂注浆管: Hc —T 凝结时间可调超细灌浆材料,水泥标号42. 5 级,水灰比0. 6～0. 8 , 水玻璃浓度25Be°左右,水玻璃加量1 %～3 % 。注浆加固压力1. 0～
1. 5MPa 。
4 注浆效果
注浆是隐蔽性工程,为保证注浆质量,应对注浆效果进行检查。通过对掌子面加固土体进行开挖,目测注浆加固范围,发现加固土体中浆脉分布明显,注浆孔周围也有明显的挤密土体。采用设计方案,顺利地通过了科研试验段的软弱土层,施工时未发生洞内涌泥现象,地面沉降和隧道周边变形也得到了有效地控制。经现场监控量测,除交叉口段地面沉降较大( > 30mm) 外,其余地段地表沉降及拱顶下沉值均≤30mm 。
通过对比试验,发现普通硅酸盐水泥-水玻璃双液凝固时间长,有时甚至出现不凝固现象,加固效果不很理想; HC —T 凝结时间可调超细注浆材料注浆效果则明显优于普通水泥-水玻璃双液,可注性好,浆液能快速凝结。
5 结束语
(1) 采用“大管棚+ 小导管超前预注浆+ 掌子面封闭注浆”劈裂注浆工法,能有效地加固软流塑地层,防止隧道开挖时发生坍塌和洞内涌泥等现象,有效控制地面沉降和隧道周边变形。
(2) 采用劈裂注浆法加固软—流塑淤泥质粘土地层,要求浆液粘稠,能快速凝固,固结体早后期强度高。通过大量的室内及现场试验,证明HC —T 凝结时间可调超细灌浆材料,当其水灰比为0. 6～0. 8 、水玻璃浓度25°Be 左右、水玻璃加量1 %～3 % 时, 符合该地层注浆加固的要求,但其造价较高。普通水泥-水玻璃浆液加固效果不及Hc —T 凝结时间可调超细灌浆材料,但造价较低,可在注浆难度相对较小时采用。
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