張 琪

（中鐵二十局集團第三工程有限公司,重慶 400065）

隨著盾構(gòu)法施工在中國地鐵建設(shè)中的應(yīng)用，同步注漿漿液由于其在防止地表變形、減少隧道沉降量、增加襯砌接縫的防水功能、改善襯砌受力狀況、盾構(gòu)糾偏等方面的作用，得到越來越多的重視，如何改善漿液性能，使之滿足盾構(gòu)施工的要求顯得尤為重要。下面，就同步注漿各材料在漿液中所起到的作用進行論述。

在盾構(gòu)施工過程中，隨著盾構(gòu)的推進，在管片和土體之間會出現(xiàn)建筑間隙。為了填充這些間隙，就要在盾構(gòu)機推進的同時向管片背后及時注入漿液。同步注漿可以及時填充盾尾建筑空隙，支撐管片周圍巖體，能有效地控制地表沉降，還可增強隧道的防水能力。

成都地鐵5 號線土建13 標(biāo)南湖立交站—高峰站區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間由并行的上行線、下行線2 條隧道組成。區(qū)間右線全長1768.138m，左線全長1771.163m。盾構(gòu)穿越地層基本為泥巖地層，始發(fā)接收端頭部分地段為卵石土地層。正線先后下穿、側(cè)穿兩條高壓燃?xì)夤?、大湖堰橋臺及大湖堰、人行天橋、電力隧道、牧華路節(jié)點立交等危險源。為了得到可以滿足各種施工條件下的漿液配比，文章分析了各種原材料對漿液性能的影響。

1 注漿液性能指標(biāo)

為了保證盾構(gòu)掘進順利進行，注漿液技術(shù)性能要滿足以下要求：凝結(jié)時間滿足施工需求；強度滿足設(shè)計要求；流動性好；空隙填充效果好；傾析率低；無腐蝕性、環(huán)保。

2 正交試驗方案

2.1 原材料

（1）水泥：P.O42.5R，四川星船城水泥股份有限公司。

（2）粉煤灰：Ⅱ級，眉山華慶建材科技有限公司。

（3）膨潤土：鈣基，200 目，三臺縣大予膨潤土礦業(yè)有限公司。

（4）河砂：細(xì)度模數(shù)1.9，雙流。

（5）水：生活用水。

2.2 同步注漿漿液技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)地質(zhì)情況及以往施工經(jīng)驗總結(jié)，對漿液性能制定以下指標(biāo)。

（1）稠度：10 ～14cm。

（2）初凝時間：4 ～10h，特殊情況可做適當(dāng)調(diào)整。

（3）漿液穩(wěn)定性：靜置一定時間后不離析、不沉淀；傾析率小于5%。

（4）固結(jié)體強度：28d 不小于2.5Mpa。

2.3 試驗過程

（1）試驗方法。漿液稠度、凝結(jié)時間、固結(jié)體28d強度按照《建筑砂漿基本性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 70-2009）進行測定。漿液傾析率，使用量筒量出定量漿液，靜置若干時間等傾析出的水量保持穩(wěn)定后，計算上層水的體積與漿液總體積之比。

（2）試驗方法。

為了系統(tǒng)、準(zhǔn)確地研究各材料用量對漿液性能的影響，在試驗過程中只改變一種材料摻量，保持其他四種材料用量不變，采用正交試驗方法進行16 組試驗。正交試驗設(shè)計因素對應(yīng)水平如表1 所示。

表1 正交試驗設(shè)計因素與水平 單位：kg/m3

2.4 試驗結(jié)果與分析

（1）原材料用量對漿液稠度的影響。漿液稠度是漿液和易性最直觀的一個體現(xiàn)，稠度合適才能保證注漿過程的順利進行。原材料用量對漿液稠度的影響如圖1所示。由圖1 可以看出，隨著水泥、粉煤灰、膨潤土、砂用量的增加，漿液稠度呈現(xiàn)降低趨勢，其中砂的影響尤為顯著；隨著用水量的增加，漿液稠度呈現(xiàn)增長趨勢，且影響顯著。

圖1 原材料用量對漿液稠度的影響

（2）原材料用量對漿液初凝時間的影響。漿初凝結(jié)時間是衡量漿液質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，初凝時間過短會造成填充效果不理想，而已容易造成堵管，初凝時間過長則會導(dǎo)致漿液不能及時的形成一定的早期強度，而且向周圍土體滲透量大造成不必要的浪費。原材料用量對漿液初凝時間的影響如圖2 所示。由圖2 可以看出，隨著水泥用量的增加，初凝時間顯著降低；隨著粉煤灰、膨潤土用量的增加，初凝時間呈現(xiàn)不規(guī)則的趨勢，且變化不明顯；隨著砂子用量的增加，初凝時間呈現(xiàn)遞減趨勢，變化較為明顯；隨著用水量的增加，初凝時間顯著增長。

圖2 原材料用量對漿液初凝時間的影響

（3）原材料用量對漿液傾析率的影響。漿液傾析率過大，會造成漿液離析、分層，在施工中容易造成堵管現(xiàn)象，漿液傾析率越小越好，因此如何降低漿液的傾析率成為盾構(gòu)施工面臨的一個普遍問題。原材料用量對漿液傾析率的影響如圖3 所示。由圖3 可以看出，增加水泥、粉煤灰、膨潤土的用量，漿液的傾析率逐漸降低；而增加砂子、水的用量，漿液的傾析率呈現(xiàn)遞增趨勢。水泥可以增加漿液的凝聚力，將水鎖定在漿液的內(nèi)部，降低其傾析率。粉煤灰顆粒的反應(yīng)活性低于水泥，在改善漿液泌水方面不及水泥，但是粉煤灰能改善漿液拌合效果，在一定程度上起到減水效果。

圖3 原材料用量對漿液傾析率的影響

（4）原材料用量對漿液28d 抗壓強度的影響。同步注漿漿液需要具有一定的強度，這樣在填充到管片與圍巖之間的空隙后，可以更好地使其成為一個整體，均勻受到外界壓力，從而保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。原材料用量對漿液28d 抗壓強度的影響如圖4 所示。由圖4 可以看出，漿液28d 抗壓強度隨著水泥用量的增加，顯著提高；隨著粉煤灰、砂子用量的增加，呈現(xiàn)遞增趨勢；隨著膨潤土、拌合水用量的增加，呈遞減趨勢，其中拌合水對強度降低的影響更為突出。

圖4 原材料用量對漿液28d 抗壓強度的影響

3 結(jié)束語

通過以上試驗可以看出，水泥在改變漿液的初凝時間、28d 抗壓強度方面起著關(guān)鍵作用；粉煤灰、膨潤土主要作用在于防止?jié){液離析、分層，在調(diào)節(jié)漿液的和易性，保證漿液的穩(wěn)定性方面起著重要作用；砂子在漿液中構(gòu)成骨架，對強度起到一定的作用，對稠度影響顯著，砂用量越大稠度越??；水的用量應(yīng)控制在一個合適的范圍內(nèi)，用量過大會造成漿液的強度降低、漿液流竄、泌水嚴(yán)重、收縮率變大等。