风化岩层岩渣配制的盾构同步注浆浆液性能及微观形貌分析

为探索泥水盾构穿越风化岩层时产生的大量岩渣的再利用问题,依托南京和燕路过江通道工程,采用岩渣代替部分商品砂配制同步注浆浆液,并测试了浆液流动度、稠度、凝结时间、泌水率及强度等指标,分析了岩渣配制同步注浆浆液的性能及微观结构。结果表明:随着岩渣替换商品砂比例的增大,浆液流动度、稠度和泌水率逐渐降低,而凝结时间呈缩短趋势,1.d抗压强度也逐渐增大;替换比例在50%~85%时,浆液各项性能均满足工程施工要求,当替换比例为85%时,浆液流动度、稠度与现场浆液接近,凝结时间从10.6.h缩短至7.3.h,1.d抗压强度增强了近1倍;岩渣中含有的高岭石相矿物在水中会电解出Al3+,促进了浆液中C-S-H凝胶的形成,是促使浆液凝结时间缩短和抗压强度增大的根本原因。     

废弃泥浆改性同步注浆材料试验研究

泥水盾构施工过程中会产生大量的废弃泥浆,针对废弃泥浆的处理难题,介绍了一种新型泥浆处理方法。将废弃泥浆作为盾构同步注浆材料应用于同步注浆液,并研究了泥浆对同步注浆液性能的影响。研究结果表明:用废弃泥浆配制的同步注浆液分层度、泌水率明显降低,很好地解决了同步注浆液泵送过程中的堵管问题,凝结时间有一定的增加,可通过控制泥浆比重与泥浆量来缩短凝结时间。流动性也能满足注浆要求。并用废弃泥浆配制出抗水分散性较好的同步注浆材料,最大7 d水陆强度比达0.81。     

合肥地铁盾构施工浆液配比优化试验研究

盾构施工中同步注浆即通过注浆泵及注浆管将浆液材料填入盾尾间隙,同步注浆材料是决定注浆成败的关键因素之一,直接影响注浆成本、注浆效果、注浆工艺等。针对目前有关膨胀土层同步注浆浆液配比研究缺失这一问题,基于合肥特殊的工程地质条件,以合肥地铁1号线工程中使用的浆液材料为研究对象,通过室内试验,采用单因素与正交设计相结合的试验方法,对浆液材料水泥、粉煤灰、砂、膨润土、水不同配比下浆液的析水率、抗压强度、黏度、结石率进行极差分析。结果表明:同步注浆的配比是影响浆液抗压强度和析水率的关键指标,并提出了适合膨胀土地层条件下地铁盾构同步注浆浆液的优化配方,对类似地层条件下浆液配比的选取具有参考价值。     

含废弃泥浆和渣土同步砂浆配比优化及性能改善分析

采用致密堆积设计思想并结合新拌浆体试验确定出同步砂浆配合比,并开展了减水剂对该同步砂浆性能影响研究.在不掺外加剂的同步砂浆配比中,筛分渣土∶黄砂=1.97∶1,水胶比0.65,胶砂比为0.8,3 d抗压强度可达到0.61 MPa,28 d抗压强度可达到4.5 MPa,萘系减水剂能够明显提高同步砂浆的流动度,掺2.0%减水剂同步砂浆的流动度是不掺外加剂的流动度2倍以上,而其3 d抗压强度和不掺减水剂配比相近,28 d抗压强度则是不掺外加剂配比的1.16倍,砂浆流动度、强度以及其他参数均能满足规范和施工要求.微观分析显示,掺减水剂配比的不同龄期试样的孔径和孔隙率低于不掺减水组配比,是其强度高的主要原因之一.     

建筑废土制备可控低强度材料的试验研究

为综合利用建筑废土,以废土替代砂石骨料,制备一种高流动度、低泌水率的新型回填材料——可控低强度材料(controlled low strength materials, CLSM)。通过流动度、泌水率、湿密度、无侧限抗压强度试验探讨了水胶比、水泥掺量、废土取代量等因素对CLSM物理、力学性能的影响,结合能谱分析(energy spectrum analysis, EDS)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)进一步揭示了强度影响机理。结果表明：水胶比主要控制CLSM流动度的大小,随着废土掺量的增加,满足材料流动的水胶比不断增大,废土添加极大地减少了材料的泌水率;胶凝材料中水泥掺量影响着CLSM强度的发展;通过微观分析、计算得出土基CLSM强度的形成主要源于水泥的水化反应、团粒化作用以及黏土颗粒的黏结。研究结果为利用废土制备CLSM提供了一种研究思路,制备出优良工作性能的CLSM服务于将来的工程沟槽回填。     

泥水盾构弃渣在同步注浆材料中的再利用研究

为了解决泥水盾构的弃渣处理过程会显著增加施工成本,且极易造成环境污染的常见问题,依托杭州望江路过江大直径泥水盾构隧道工程,考虑掘进线路处于黏土地层,提出了弃渣取代同步注浆原材料再利用方案.探讨了弃渣取代膨润土原材料的可行性,通过均匀设计试验测试了浆液性能,并结合目标规划(goalprogramming,GP)模型实现了浆液配比优化.研究结果表明:经初步处理后的泥水盾构弃渣可取代膨润土材料,最优配比下同步注浆浆液的流动度为23.1 cm,2 h析水率为2.2%,28 d结石体收缩率为5.8%,初凝时间为649 min,结石体28 d抗压强度可达2.65 MPa,均能满足杭州现场同步注浆性能要求,且该技术的经济和环境效益显著.     

磷矿尾砂与尾泥对胶结充填材料性能的影响

文章以磷矿采选废弃物浮选尾砂、重选尾泥为细骨料,以磷尾矿为粗骨料,和水泥制备胶结充填材料。在料浆质量比为85%、水泥质量比为7%的情况下,研究添加不同掺量尾砂、混合添加尾砂和尾泥对胶结充填材料流动性、稳定性及力学强度性能的影响。结果表明:随着尾砂掺量的增加,坍落度、扩散度及稠度总体上都呈先增加后减小的趋势,泌水率呈逐渐减小趋势,分层度呈先增大后减小趋势,抗压强度呈逐渐增大的趋势;当混合添加尾砂和尾泥的质量占总干质量40%时,随着尾泥掺量增加,坍落度、扩散度、稠度、泌水率、分层度及抗压强度总体上均呈逐渐减小的趋势。综合分析,当细骨料占干质量40%,w(尾砂)∶w(尾泥)为3∶1时,磷尾矿胶结充填材料的各项性能表现良好。     

基于响应面法的泥水盾构同步注浆材料性能

泥水盾构隧道在富水高压地层掘进中,同步注浆浆液易逸散流失,为满足注浆要求,需研制出复掺外加剂的高性能注浆材料.以南昌地铁4号线过江盾构隧道工程为依托,在传统外加剂材料的基础上引入纳米材料,选用膨润土(BE)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)与纳米二氧化硅(NS)为复合外加剂组分,采用响应面法,以外加剂掺量为配合比变量,探讨3种外加剂及其交互作用对注浆浆液性能的影响.研究表明:①在对凝结时间影响方面,NS＞ HEMC＞ BE,NS具有促凝作用,而HEMC起缓凝作用;在对抗压强度影响方面,HEMC＞ NS＞ BE,HEMC与BE不利于抗压强度发展,NS可以显著提高抗压强度;在对抗水分散性影响方面,HEMC＞ BE＞ NS,HEMC与BE有利于改善抗水分散性.②NS具有小尺寸、高活性等特点,可以加速水泥水化进程,缩短浆液初凝时间,提高浆体早期强度,对浆液性能起着积极作用.③通过响应面法建立的回归模型与响应曲面,可以很好地反映外加剂对浆液性能的影响,同时能对复掺外加剂的浆液配比进行优化,所制备的新型注浆材料能够满足在富水高压地层盾构隧道施工的注浆要求.     

矿物掺合料对水泥-水玻璃注浆材料性能的影响

为保证道路工程注浆材料具有良好的工作性、抗水分散性和较少的泌水率,采用粉煤灰和矿渣微粉为矿物掺合料、膨润土为浆体稳定剂以及水玻璃为促凝剂,研究了矿物掺和料种类及含量对水泥基-水玻璃双液注浆材料性能的影响规律。结果表明,适量的粉煤灰可以提高水泥基浆液的流动性,而且可以有效增加水泥基浆液的有效水胶比;矿渣微粉对水泥基浆液的流动性无明显影响,但可有效提升水泥基浆液结石体后期抗压强度;以粉煤灰为矿物掺合料的水泥基-水玻璃双浆材料力学性能优于矿渣微粉,但矿渣微粉对浆液结石体的孔结构改善效果更好。     

地质聚合物基细粒盾构渣土免烧砖性能试验研究

现阶段,我国地铁及其他基础设施建设发展迅速,将产生巨量盾构渣土.为大量消纳盾构渣土,结合地质聚合物法制备了免烧建材,以期为盾构渣土的处置及资源化利用提供参考.利用2 mm以下细粒盾构渣土、粉煤灰和粒化高炉矿渣为原料,以水玻璃和氢氧化钠溶液混合液为碱性激发剂,采用浇筑成型的方法,制备了2种细粒盾构渣土标准免烧砖,并分别测试其自然养护28 d后的单轴抗压强度、抗折强度、软化系数以及抗冻性.结果表明,粉煤灰地质聚合物基和粒化高炉矿渣地质聚合物基细粒盾构渣土免烧砖的抗压强度分别为15.7 MPa、41.8MPa;抗折强度分别为4.4 MPa、4.9 MPa;软化系数分别为0.90、0.95;25次冻融循环后的强度损失分别为15.3%、16.5%,质量损失为1.8%、0.8%,符合免烧砖标准及相关要求.     

盾构法地铁隧道施工关键技术研究

盾构法是地铁施工中常用的施工技术。盾构法在软土地基及复杂地貌下,对于盾构参数及同步注浆的要求更是十分严格;如果这些掌握不好会给工程带来相当大的风险。在武汉地铁周青区间中,根据地区的具体地势地貌,对盾构参数,及同步注浆注浆压力及注浆量都进行了周密的理论及实地研究。经过证实,这些参数的制定是周密可靠的,保证了施工安全顺利地完成;同时也证实了盾构参数及同步注浆时盾构施工的关键技术,也是盾构技术在软土地基及复杂地貌下完成施工的关键。     

烧料礓石-遗址土注浆浆液工作性能

为揭示烧料礓石-遗址土裂隙注浆浆液的工作性能,分析不同水固比、浆液配比、浆液组成(烧料礓石-粉磨遗址土(CGN-G)、烧料礓石-天然松散遗址土(CGN-N))对浆液流变性能、流动性以及泌水稳定性的影响.结果表明, CGN-G、CGN-N浆液的稠度系数随水固比、浆液配比的减小而增大,流动度、泌水率均与之相反;相比CGN-N浆液, CGN-G浆液的流变指数、流动度、泌水率平均降低3.28%、 7.50%、 83.62%,稠度系数平均增大3.28%;扫描电镜和颗粒分析试验揭示颗粒微观形貌、比表面积、颗粒堆积状态是影响烧料礓石-遗址土裂隙注浆浆液流变性能、流动性以及泌水稳定性的重要因素.证明CGN-G浆液具备更为均衡的工作性能,适宜作为土遗址裂隙注浆材料.     

水泥/粉煤灰碱改性对废弃粉质土砂配制盾构壁后注浆性能的影响

盾构废弃粉质土砂矿物组成复杂、泥质含量高,易引起水化反应不彻底及团聚现象,导致浆液性能的劣化,然而,使用废弃粉质土砂配制壁后注浆浆液,替换商品砂比例只能在30%～40%才能满足现场及通用指标要求。依托实际工程现场开展高掺量废弃粉质土砂部分替换商品砂(60%)配制壁后注浆实验,分析水泥及粉煤灰碱改性策略对高掺量废弃粉质土砂壁后注浆浆液性能影响规律。结果表明,当改性水泥替换比例不超过50%时,对粉质土砂壁后注浆具有积极的影响,可以在缩短凝结时间和降低泌水率的同时,使流动度与抗压强度依然符合通用指标;改性粉煤灰相较于改性水泥对浆液的影响比较小,但在小幅降低浆液抗压强度的同时,仍可以有效缩短浆液的凝结时间和泌水率。分析原因在于,水泥进行碱性改性,加速了水泥的水化反应,进而可以缩短浆液的凝结时间且对于用水量也会有所影响,进而也会影响浆液的流动度以及稠度;而粉煤灰减改性则破坏了粉煤灰中莫来石和石英原本有序的玻璃相结构,虽然后期产生的C-A-S-H(水化硅铝酸钙)对力学性能有一定的影响,但由于粉煤灰转化为沸石样物质的原因,仍然可以优化浆液的凝结过程及用水量。     

同步注浆浆液流动性指标适用性对比试验研究

浆液流动性指标试验方法对不同性质浆液的适用性存在差异,多种流动性指标与试验方法的组合运用能够准确、合理地反映浆液的经时变化。通过稠度试验、孔道压浆流动度试验和胶砂流动度试验,对常规快硬型单液活性浆液的流动性指标进行了对比试验量测,探讨了不同的试验方法对浆液流动性的适用性和合理性,分析了浆液流动性的经时变化,提出了浆液流动性指标的控制范围,为盾构同步注浆施工提供参考。     

长沙市地铁5号线湘木区间盾构施工中的二次注浆技术

长沙市轨道交通5号线湘木区间的盾构区间构筑物较为密集,且区段地质多为粉砂层,为了有效控制施工引起的地表沉降问题,在盾构同步注浆后仍需进行二次注浆施工。本文从二次注浆材料、注浆压力、注浆量等方面,对二次注浆工艺技术进行了阐述,对其它类似工程有一定的参考价值。     

高性能岩锚灌浆材料配制技术及养护环境研究

通过对DSP高性能岩锚灌浆材料进行配合比及养护环境对其性能影响的试验.研究了水胶比和纳米硅掺量对DSP材料抗压强度及流动度的影响，同时探讨了地下自然环境养护，标准养护和（80±2） ℃热水养护等不同养护环境对其力学性能的影响.获得了一组具有良好施工性能、在（80±2） ℃热水养护条件下48 h抗压强度127 MPa，标准养护7 d, 28 d抗压强度分别为99 MPa和120 MPa，地下自然环境养护7 d, 28 d抗压强度分别为81 MPa和109 MPa的高性能岩锚灌浆材料配比.     

大掺量粉煤灰注浆充填材料试验研究

为了解大掺量粉煤灰的水泥粉煤灰注浆材料的物理力学性能，通过室内试验，探讨了在大掺量粉煤灰情况下，不同水灰质量比，固相质量比及不同外加剂用量与硬化体抗压强度，浆体凝结时间，流动度、粘度、结石率之间的相互关系，试验表明，随粉煤灰掺量的增加，硬化体抗压强度、浆体流动度降低，而凝结时间延长，结石率和粘度增大；硬化体早期强度较低，后期强度有较大增长（120d后仍有所增长）；适量水玻璃的掺入（水玻璃占水泥质量分数不大于3％）使凝结时间缩短，结石率增大，但导致硬化体抗压强度降低，浆体流动性变差；浆体凝结时间较长，水灰质量比（0．7－1．0）：1．0，粉煤灰掺量质量分数为60％－90％时，初凝一般大于12h，终凝一般大于20h。     

改性水泥-水玻璃注浆材料防渗性能试验研究

为了使水泥-水玻璃注浆材料在注浆中得到更广泛的应用,通过室内配比试验和扫描电镜分析对5%膨润土掺量下水泥-水玻璃体积比和粉煤灰掺量对水泥-水玻璃(C-S)浆液性质的影响进行研究,并开展现场试验对该改性浆液的防渗性能进行了研究。结果表明:(1)改性C-S双液的凝胶时间有所延长,且凝胶时间随着C-S体积比的增大而缩短、粉煤灰掺量的增大而延长;(2)浆液结石体的抗压强度和抗折强度都随C-S体积比的增大都呈现先增大后减小的趋势并在体积比约为2时达到最大,浆液结石体的抗压强度随粉煤灰掺量的增大而降低,结石体7 d抗折强度随着粉煤灰掺量的增加先增加后减小,试验条件下,粉煤灰掺量为25%取得最大抗折强度;(3)通过扫描电镜对结石体微观结构分析得出,粉煤灰掺量为25%、C-S体积比为2的配比下水泥的水化反应最充分,粉煤灰的微集料反应发挥最佳;(4)通过现场防渗试验验证了研发浆液材料的防渗性能满足规范要求。改性C-S浆液较好地结合了几种材料的优点,建议采用的材料配比为25%粉煤灰、5%膨润土、70%水泥,C-S体积比为2。     

盾构近距离上跨既有运营地铁隧道施工控制技术研究

结合郑州地铁3号线顺城街站—东大街站区间盾构上跨运营2号线紫荆山站—东大街站盾构区间项目,对盾构施工过程中的施工控制措施、盾构机控制参数进行了分析,并对既有运营隧道的变形规律进行了实时监测.研究结果表明,通过加强管片配筋,合理调整盾构推进参数(推进速度、土压力、出渣量),同步注浆与二次注浆相结合的方法,能够有效控制运营地铁隧道的变形,保证运营地铁安全.本研究可为相似工程建设提供参考.     

水溶性高聚物在盾构隧道注浆材料中的应用研究

研究了羧甲基纤维素、聚乙烯醇和聚丙烯酸钠三种高聚物对掺高效减水剂GCL1—3A的盾构隧道注浆材料泌水、流动度、凝结时间以及水泥净浆流变性的影响,结果表明,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠对注浆材料都具有良好的保水性,聚乙烯醇在6h后才显示出一定的保水效果。在3％（质量分数）掺量（相对于减水剂用量）下,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠可提高注浆材料的流动度和稳定性。此外,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠具有促凝作用,而聚乙烯醇具有缓凝作用。掺加羧甲基纤维素或聚丙烯酸钠的注浆材料初凝时间均为13h左右,比未掺加高聚物的注浆材料的初凝时间缩短了1h。