高效无收缩水泥净浆在地铁施工中的应用

高效无收缩水泥净浆在地铁施工中的应用

摘要:通过在试验室及工地现场对注浆液的试验研究，经不同水灰比下配合比的综合性能比较，进而确定初~二衬间注浆的最佳配合比，并提出现场注浆的正确施工工艺及注意事项。

关键词:无收缩；水泥浆体；试验研究应用

abstract: based on experimental research on grouting in laboratory and on site, comprehensive performance comparison with different water-cement ratio of mixture ratio, the best fit and to determine the initial ~ two between the ratio of lining grouting, grouting and gives the right construction technology and matters needing attention.

key words: no shrinkage; cement paste; applied research

中图分类号：u455.1献标识码：文章编号：2095-2104（2013）1-0020-02

1 概述

1.1 沈阳地铁一号线保~铁区间简介

沈阳地铁一号线保~铁区间从建设大路保工街开始，向东经齐贤街路口、兴顺街路口、景兴北街路口、勋望街路口、贵和街路口到铁西广场站。区间起点里程dk8+136.298,区间终点里程dk9+383.996,全长1247.698m双线米。区间线路在铁西广场站站前设渡线、停车线及联络线，线路坡度成“v”字型，区间中部设排水泵站。

1.2 初~二衬间注浆的必要性

地铁一般为了防止渗漏都要采取“刚柔”相结合的办法来解决，沈阳地铁也不例外。中国中铁一局集团施工的保~铁区间结构二衬混凝土尽管也采用了补偿收缩混凝土刚性防水及外加pvc防水板柔性防水，但受到施工工艺和来自地下丰富的承压水影响，在施工缝、沉降缝、断面变化处都多少出现渗漏现象。针对这种现象我们在二衬施工的初期在防水板上就设置并安装了注浆管，以备在二衬施工完成后通过预埋注浆管注浆来填充初衬与二衬间可能出现的空隙所带来的渗漏现象。采取高效无收缩浆液代替纯水泥浆液进行初~二衬间注浆目的防止纯水泥浆液固化后的收缩。通过采取上述三方面的措施目前保~铁区间防渗堵漏效果明显。注浆管预埋见标准断面防水图（图1），纵断面图（图2）。

1.3 初~二衬间注浆材料性能简介

根据对所配置水泥浆液性能的要求（高强、无收缩、大流动度等），我们选用了沈阳冀东水泥po42.5级；天津豹鸣抗裂防水剂（bm型），水中7d限制膨胀率4.0×10-4， 28d限制膨胀率5.5×10-4，干空21d 0.8×10-4；（unf型）高效减水剂，减水率12%。

2 水泥净浆配合比试验室测试研究

2.1 水泥浆液主要性能试验方法

2.1.1 水泥净浆稠度的试验方法

水泥净浆稠度采用水泥浆稠度试验漏斗（上口φ178，下口φ13，体积1725ml）测试。测定时，先将漏斗调整放平，关上底口活门，

将搅拌均匀的水泥净浆倾入漏斗内，直至浆液表面触及点测规下端（表明漏斗内已经装满1725ml浆液）。打开活门，让水泥浆液自由流出，水泥浆液全部流完时间（s），称为水泥浆的稠度。

2.1.2水泥净浆泌水率的试验方法

往高约120mm的有机玻璃容体中填灌水泥浆约100mm深，测填灌面高度并记录下来，然后用密封盖盖严，置放3h和24h后量测其离析水水面和水泥浆膨胀面。离析水的高度除以原填灌浆液高度即为泌水率，计算公式如下：

泌水率=（静置3h后离析水面高度-静置24h后水泥浆膨胀面高度）/最初填灌水泥浆面高度*100%

2.1.3水泥净浆膨胀率的试验方法

水泥净浆的膨胀率分两部分测试：一为测试水泥浆体凝结前膨胀率；另一为测试水泥浆体中后期膨胀率。测试凝结前膨胀率是结合泌水率的测试进行的，即将测试好泌水率的水泥浆继续静置21h（实际距离制浆时间为24h）后测量水泥净浆膨胀后的浆面高度。膨胀的高度除以水泥浆原来填灌高度即为膨胀率。计算公式如下： 膨胀率=（膨胀后水泥净浆面高度-最初填灌水泥浆面高度）/最初填灌水泥浆面高度*100%

测中后期膨胀率的方法为：用40*40*160水泥软练三联试模，在两端镶嵌铜测头，水泥浆入模后24h拆模并量测试件长度作为试件的初始长度。试件在20±1℃标准条件下进行养护，前14天为水中养护，14后转入湿空气中养护。分别测试试件3d、7d、14d、28d

的长度。膨胀的长度除以试件的基长即为膨胀率，计算公式如下： 膨胀率=（膨胀后的长度-初始长度）/试件基长*100%

2.1.4水泥净浆极限抗压强度的试验方法

用70.7mm*70.7mm*70.7立方体试件对每种配合比的水泥浆液都制作两组（12块）试块，标准养护28天，测其抗压强度。

2.2 不同水胶比水泥浆液的性能

根据规范对水泥浆液的技术条件要求：强度一般与被注浆体同强度，没有要求时应不小于30mpa；在掺入适量减水剂的情况下，水灰比可减到0.35；水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回；水泥浆中可加入膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10%；水泥浆液稠度宜控制在14~18s之间。所以暂时以减水剂掺量1%，膨胀剂掺量10%为基准配合比进行试验。

2.2.1 水泥净浆稠度测试结果，见（表1）

表1 水泥净浆稠度测试结果

结果分析：

⑴ 水胶比为0.34~0.35之间的水泥净浆的稠度符合规范要求。 ⑵ 静置20min后，水泥浆的稠度损失较大，故要求浆液配置好以后应该尽快注完。

2.2.2 水泥净浆泌水率测试结果，见（表2）

表2 水泥净浆泌水率测试结果

结果分析：

⑴ 泌水率随着水胶比的增大而增大。

⑵ 0.33~0.37五种配合比浆液各自配置好后灌入量筒静置，均出现水泥浆体离析现象（上层为黑色水泥泡沫、中层泌水、下层为水泥浆体,只有水胶比为0.33的水泥浆体几乎没有水层），且随水胶比的增大泌水率也增大。

⑶ 水胶比0.33~0.35的泌水率静置3h后均小于2%。

2.2.3 水泥净浆膨胀率测试结果，见（表3）

表3 水泥净浆膨胀率测试结果

结果分析：

⑴ 每一种水胶比的配合比水泥浆液膨胀率随时间的推移而增长，但28天的膨胀率相对14天有所回落。

⑵ 水胶比0.33~0.37，在相同时间膨胀率随着水胶比的增大而增大。这可能是由于膨胀剂水反应也需要大量水的缘故。

2.2.4 水泥净浆极限抗压强度测试结果，见（表4）

表4水泥净浆极限抗压强度测试结果

结果分析：

28天抗压强度最高可达到56.4mpa，每种水胶比的水泥浆液均满足施工要求。

3 固定水胶比（w/a=0.34）自由膨胀率的研究

通过不同的掺量（膨胀剂6%、8%、10%、12%）24h自由膨胀率。

表5水泥净浆膨胀率测试结果

结果分析：

固定水胶比随着膨胀剂掺量的增加其膨胀率也随之增加，6%~10%掺量均符合要求，但10%掺量的膨胀剂其膨胀率最大。

4 注浆配合比确定及性能指标

通过对五种水胶比的研究对比，现确定水泥净浆的水胶比为0.34，减水剂掺量1%,膨胀剂掺量10%。假定水泥净浆的表观密度为

1900kg/m3；经计算并调整每方水泥净浆各用料及性能指标如下： 表6 混凝土配合比和性能指标

5 现场注浆系统的设置及工艺流程

采用塑料全包防水层的结构在防水层表面（初期支护衬砌与二次衬砌间）设置注浆系统。该系统包括注浆底座和注浆导管，注浆底座采用热熔焊接法固定在防水板的内表面，固定点一般3~4处，然后用塑料粘结带将注浆底座四周封闭，要求能够牢固固定在防水板的表面即可，避免灌注混凝土时浆液进入注浆底座内堵塞注浆导管。注浆系统每一环向注浆断面各注浆点间距不大于4m，注浆系统沿纵向设置间距4~5m；环向施工缝、变形缝两侧各1.5m范围内需

增设一个注浆断面；暗挖段顶部注浆系统间距加密到1.5~2.0m对于注浆系统中的所有引出注浆导管均要求在施工现场做好标记，并做好设置位置的记录，便于后期进行注浆。

注浆工艺流程：

6 点渗漏特殊处理

隧道中混凝土出现的点渗漏，应采用埋设止水针头的方式予以注浆堵漏；对混凝土出现的断裂缝、施工缝、后浇带形成的渗漏可分别采用埋设注浆管或埋设注浆止水针头两种形式进行注浆堵漏，但一般埋设注浆管的堵漏效果要优于埋设注浆止水针头的效果，对于沉降缝所出现的渗漏，只能采用埋设注浆管的形式。注浆材料均采用聚氨脂注浆材料。

6.1 注浆的准备工作

6.1.1 寻找裂缝：对于潮湿基层应先清扫积水，待表面干时再仔细寻找裂缝。对于干燥基层，清理后可用气泵吹除表面灰尘，做好记号。

6.1.2 钻孔：按照混凝土结构厚度，距离裂缝150-350mm沿裂缝方向两侧交叉钻孔，孔距应按现场实际情况而定。

6.1.3 埋设止水针头：止水针头是浆液注入裂缝内的连接件，埋设时应用工具紧固，尽可能保证针头的橡胶部分及孔壁在未使用前干燥。

6.1.4 埋设注浆管：先将裂缝处开成v型槽，槽内用水清洗，埋置注浆管。注浆管上方用堵漏胶封槽。

6.2 注浆步骤及注意事项

6.2.1 开始注浆时单液注浆泵压力要低，慢慢提高压力（一般0~0.8mpa）直至到浆液流出。

6.2.2 当浆液到达相邻注浆孔中应停止注浆，移至相邻注浆嘴继续注浆。

6.2.3 注浆结束后，出去注浆嘴，混凝土上留下的孔用堵漏胶封堵。注浆所用工具均应在注浆结束后30min内用清洗剂清洗。 7 体会

通过对沈阳地铁一号线保~铁区间主体混凝土采取预埋注浆管道系统和科学的注浆配合比，并且结合点漏的特殊处理方法，取得了良好的堵渗漏效果。在整个注浆施工过程中首先是注浆管预埋要合理、准确，并保证管道不堵塞是注浆成功的关键；再就是选用合理的配合比保证了预期的注浆效果，这也是本施工取得的重要经验。 参考文献：

［1］吕康成.隧道工程检测技术[m]. 北京：人民交通出版社，2004.11

［2］ 交通部jtj041—2000公路桥涵施工技术规范[s].北京：人民交通出版社，2000.11