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        雙護(hù)盾TBM隧道豆礫石注漿層防水性能研究

        2021-08-31 08:01:16王志康
        黑龍江交通科技 2021年7期

        王志康

        (中鐵十四局集團(tuán)有限公司,山東 濟(jì)南 250000)

        1 引 言

        青島地鐵2#線(xiàn)部分區(qū)間采用TBM施工,以管片為支護(hù)結(jié)構(gòu)。地鐵區(qū)間防水均遵循“以防為主,剛?cè)嵯酀?jì),多道設(shè)防,因地制宜,綜合治理”的原則。管片支護(hù)結(jié)構(gòu)以結(jié)構(gòu)自防水為主,外防水為輔。其中管片壁后豆礫注漿層作為結(jié)構(gòu)外防水體系的一部分,在防止地下水流入方面具有一定的積極作用。一直以來(lái),限于施工工藝,豆礫石注漿層的防水作用往往被忽略。因此,認(rèn)清豆礫石注漿層的防水性能也就顯得更有意義。

        TBM隧道中,豆礫石通過(guò)吹填孔吹入管片壁后空間,隨后灌注水泥漿,形成豆礫石注漿層。豆礫石注漿層施作質(zhì)量影響因素較多,防水性能也差異較大,探明豆礫石注漿層的防水性能對(duì)TBM隧道防水設(shè)計(jì)具有重要意義。對(duì)此,依據(jù)青島地鐵2#線(xiàn),開(kāi)展了豆礫石注漿層抗?jié)B試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)確定豆礫石注漿層的防水等級(jí),相應(yīng)研究成果可為雙護(hù)盾TBM隧道防水設(shè)計(jì)提供參考。

        2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        研究將通過(guò)抗?jié)B試驗(yàn)確定豆礫石注漿層防水性能。工程中,管片壁后豆礫石分布極不均勻,部分區(qū)域豆礫石含量較多,而豆礫石含量對(duì)豆礫石注漿層具有重要影響。對(duì)此本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)了三種不同豆礫石摻加量的試件,見(jiàn)表1。三種試件豆礫石填充體積所占比例分別為1/3、2/3、1,每組試件共制作6個(gè)試塊。

        表1 豆礫石注漿層抗?jié)B試件工況

        豆礫石放置于模具后,需對(duì)豆礫石注漿,漿液采用水泥漿液,依據(jù)工程實(shí)際確定水灰比為0.6∶1。注漿后對(duì)豆礫石灌漿進(jìn)行振搗,后靜放48 h脫模。脫模后需采用鋼絲刷打磨試件,見(jiàn)水泥漿膜刷去。試件制作完成后需放入養(yǎng)護(hù)箱,養(yǎng)護(hù)7 d。試件養(yǎng)護(hù)完成后,準(zhǔn)備開(kāi)始豆礫石注漿層的抗?jié)B試驗(yàn)。

        抗?jié)B試驗(yàn)開(kāi)始前,對(duì)試件表明涂抹水泥黃油混合物,并通過(guò)壓力機(jī)將試件壓入抗?jié)B試驗(yàn)試驗(yàn)儀的模套內(nèi)。試件入模后排出儀器管路內(nèi)空氣,并對(duì)試件密封后安裝與試驗(yàn)儀上。

        試驗(yàn)安裝完成后開(kāi)展豆礫石注漿層的抗?jié)B試驗(yàn),試驗(yàn)水壓力加載從0.1 MPa開(kāi)始,隨后逐級(jí)加載,每級(jí)荷載差0.1 MPa,持載8 h。每組試件中3個(gè)試塊出現(xiàn)滲水時(shí),可停止試驗(yàn),并應(yīng)記下此時(shí)的水壓力。試驗(yàn)中試件周邊出現(xiàn)滲水時(shí),則試驗(yàn)失敗,需重新對(duì)試件進(jìn)行密封。

        豆礫石注漿層的抗?jié)B等級(jí)以4個(gè)試塊未出現(xiàn)漏水時(shí)的最大水壓力計(jì)算確定,計(jì)算公式式(1)

        P=10H-1

        (1)

        式中:P為豆礫石注漿層的抗?jié)B等級(jí);H為3個(gè)試塊出現(xiàn)滲水時(shí)的水壓力。

        試驗(yàn)完成后,通過(guò)劈裂法將試塊劈開(kāi),可以觀察試塊的的滲水高度,滲水高度是評(píng)價(jià)試塊滲透性的關(guān)鍵參數(shù)。確定滲透高度時(shí)可將試塊底邊15等分,量測(cè)各等分點(diǎn)上的深水高度,取各等分點(diǎn)的平均值作為滲水高度。

        3 試驗(yàn)結(jié)果

        通過(guò)對(duì)豆礫石注漿層的滲水試驗(yàn),得出了3種試驗(yàn)工況下豆礫石注漿層的防水性能。

        由表2可以看出,豆礫石注漿層具備一定的抗?jié)B性能,但抗?jié)B性能較低,防水等級(jí)不足四級(jí)。隨著豆礫石填充體積的增加,豆礫石注漿層的抗?jié)B性能逐漸降低??梢?jiàn)增加豆礫石產(chǎn)量會(huì)為地下水提供更多的滲水路徑。豆礫石注漿層中水泥漿液是決定豆礫石注漿層防水性能的關(guān)鍵因素,工程中應(yīng)特別注重水泥灌漿質(zhì)量。TBM隧道拱頂處豆礫石注漿層容易出現(xiàn)空洞、不密實(shí)的情況,需進(jìn)行二次回填灌漿,二次注漿可以提高豆礫石注漿層的抗?jié)B性能。二次注漿隨在一定程度上可以提高豆礫石注漿層的抗?jié)B性能,但二次注漿與同步注漿相差時(shí)間較長(zhǎng),難以充分接觸,豆礫石注漿層整體性較差,抗?jié)B性能提高不明顯。

        表2 滲水試驗(yàn)結(jié)果

        通過(guò)試驗(yàn)可以得出,當(dāng)豆礫石注漿層不密實(shí)時(shí),應(yīng)采用二次注漿的方法進(jìn)行加強(qiáng),但豆礫石注漿層依舊不能保證提供較高的防水效果,因此工程實(shí)際中不應(yīng)考慮豆礫石灌漿層的防水性能。雙護(hù)盾TBM隧道防水設(shè)計(jì)應(yīng)以管片結(jié)構(gòu)的自防水和接縫防水為主。管片防水等級(jí)應(yīng)達(dá)到P12,接頭則不允許滲水。管片外防水則可考慮涂刷滲透性結(jié)晶防水涂料或環(huán)氧涂料,以提高其防水性能。

        4 結(jié) 論

        管片支護(hù)結(jié)構(gòu)以結(jié)構(gòu)自防水為主,外防水為輔。豆礫石注漿層作為結(jié)構(gòu)外防水體系的一部分,在防止地下水流入方面具有一定的積極作用。一直以來(lái),限于施工工藝,豆礫石注漿層的防水作用往往被忽略。研究對(duì)豆礫石注漿層進(jìn)行了抗?jié)B試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)確定豆礫石注漿層的防水等級(jí),研究得出了以下結(jié)論。

        (1)豆礫石注漿層具備一定的抗?jié)B性能,但抗?jié)B性能較低。隨著豆礫石填充量的增加,豆礫石注漿層的抗?jié)B性能降低。

        (2)二次注漿可以提高豆礫石注漿層的抗?jié)B性能,但二次注漿與豆礫石注漿層難以充分接觸,抗?jié)B效果不明顯。

        (3)雙護(hù)盾TBM隧道防水設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)考慮豆礫石灌漿層的防水性能,應(yīng)以管片結(jié)構(gòu)的自防水和接縫防水為主。

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