粉细砂层改性水玻璃注浆工法_secret.docVIP

粉细砂层改性水玻璃注浆工法 在隧道和地下工程施工中，特别是在第四纪冲洪积层中修建隧道，经常遇到粉细砂层。这种地层致密无胶结，无自稳能力，开挖时易坍塌，危及施工安全。普通水泥——水玻璃浆液因颗粒太大无法注入这种地层，并且化学浆液料源少，价格高，有毒性污染，而碱性水玻璃浆液注浆工艺复杂，稳定性差，均不能满足加固这种地层和堵水的要求。采用改性水玻璃注浆，较好地解决了这一技术难题。 改性水玻璃即酸性水玻璃。改性水玻璃浆液是采用料源广、价格低、无污染的普通水玻璃和硫酸为主要原料，掺入少量外加剂配制成的粘度低、可靠性好、凝胶时间可控、稳定性好的浆液。把这种浆液通过小导管按一定的扩散半径及加固范围以单液方式注入粉细砂层中，扩散凝胶，把松散的砂粒固结成一个强度适中的块体，在隧道周围形成一个防坍塌、防涌水的固结圈，从而达到加固和防水的目的。 改性水玻璃浆液的主要性能指标如下 比 重 1.07～1.11 粘 度 2～5cp 酸碱度 pH4～6（根据凝胶时间调整） 凝胶时间 空气中30～240min，细砂中5～30min 固砂体单轴抗压强度 0.3～0.5MPa 经试验，改性水玻璃固砂体呈中性，不存在酸碱腐蚀问题。 一、工法特点 1、所用浆液料源广，价格低，凝胶时间可控。 2、注浆设备操作方便，移动灵活。 二、适用范围 本工法由于采用的浆液粘度低、凝胶时间可控，固砂强度适中，故特别适宜于第四纪冲积或洪积粉细砂层的注浆加固。 三、注浆工艺 （一）注浆设计参数 1、注浆终压：0.4～0.5MPa 2、浆液扩散半径：0.3m 3、注浆范围：隧道开挖轮廓线外1.0～1.5m 4、导管长度：3.0～3.5m 5、导管间距：0.4～0.5m 6、导管外插角：10°～20° 7、浆液注入量：按公式Q=πR2Ln估算，式中R为浆液扩散半径（m），L为导管长度（m），n为地层孔隙率。 8、注浆结束标准：采用定量注浆法，每根导管注入规定浆液，所有导管都达到设计注浆标准，即可结束注浆。 （二）注浆工艺流程（见图1） （三）导管的制作和安设 小导管采用Φ32～40 mm的焊接管制成，尺寸见图2。 图2 小导管 安设小导管采用引孔打入法，其步骤为： 1、用风钻钻直径50mm、深2.5～3.0m的孔； 2、用带冲击锤的风钻将导管顶入； 3、用吹管将导管内的砂石吹出或用掏勺掏出； 4、导管口周围用塑胶泥封堵或喷5～8cm的混凝土。 （四）配制浆液 1、原材料 水玻璃：工业品，浓度20Be′以上，模数3.1～3.3。 硫 酸：工业品，浓度98％以上。也可以用电镀液（废酸）代替。 2、配制浆液的步骤 （1）将浓水玻璃采用边加水，边搅拌，边用波美计测量的办法稀释成设计浓度（10～20Be′），作为甲液； （2）将浓硫酸按设计加水量加水后（浓度为l0％～20％）搅拌均匀，并加入适量的外掺剂作为乙液； （3）将一定量的甲液倒入乙液中（浆液配比已申请专利，专利号5），搅拌均匀，并测其pH值。 （五）注浆 注浆泵与导管的连接见图3。 图3 注浆泵与导管连接 1—水玻璃稀释桶；2—硫酸稀释桶；3—配浆桶；4—进浆口；5—泵密封器；6—进气阀；7—压力表 8—泵体；9出浆阀；10输浆管；11孔口密封器；12—导管；13—放气阀 注浆操作步骤是： 1、关闭放气阀及放浆阀； 2、将配制好的浆液通过进浆口灌入泵体； 3、打开进气阀，使压缩空气进入泵体； 4、当泵体内压力达到0.4～0.5MPa时，打开出浆阀，浆液通过管路、孔口密封器、导管进入地层； 5、泵体内浆液注完后，关闭进气阀及出浆阀，打开放气阀，将泵体内废气放出。 操作注意事项： 1、导管打入后，要用吹管或掏勺将管内砂石吹（掏）出，以免堵塞； 2、配制浆液时，要注意加料顺序和速度，防止浆液结块； 3、配制好的浆液，需经过滤后方可进入泵体，以防杂物堵塞管路或泵体； 4、为节约注浆材料，降低工程成本，保证工程质量，注浆方式采用定量注浆，当每根导 管注入量达到设计注浆量时，即可结束注浆； 5、浆液应随配随用，用多少配多少，以免造成浪费； 6、注浆结束后，应对注浆泵及管路进行清洗，以保证下次注浆顺利进行； 7、加强劳动保护，防止浆液沾染人体。 四、注浆设备 北京地铁使用的注浆设备见表1，其特点是体积小，重量轻，操作方便，移动灵活，适用大小断面。 表1 注 浆 设 备 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 风动注浆泵 牛角泵 台 1 自制 2 储浆桶 0.64m3 个 2 自制，作防酸处理 3 配浆桶 1.0m3风力搅拌 个 1 自制