淺析水泥水玻璃雙漿液在隧道施工中的應用

許念東

中鐵十五局集團第一工程有限公司 陜西 西安 710018

引言

雙液注漿工法技術是水玻璃結合普通注漿工藝技術發展起來的，現已得到廣泛的應用并取得很好的效果。雙液注漿技術能夠將不同地質填充密實，改變原土體和物理性質，增加土體的密度，提高土體抗壓強度和止水性能，達到順利、安全通過全風化石英巖富水軟弱圍巖的目的。除此之外，以水泥漿和水玻璃為主劑的液體漿材，不僅能夠提高注漿的結石率，還可以加快水泥漿液的凝結速度，具有快速排水的效果。

1 水泥水玻璃雙液漿的反應機理

1.1 水泥和水玻璃的反應機理

水泥出現凝結以及硬化現象的原因是水泥水化的過程中，會析出具有凝膠性的膠體物質。通常情況下，水泥水化反應的過程中會生成氫氧化鈣、硅酸二鈣以及硅酸三鈣，然后再在反應物中加入水玻璃，水玻璃會與液體中氫氧化鈣發生化學反應，生成具有一定強度的凝膠體水化硅酸鈣，這在一定程度上提升了水泥的水化速度，縮短了水泥凝結以及硬化的時間。除此之外，在水玻璃和氫氧化鈉發生化學反應的過程中，會生成大量的膠體物質，還會增加結石體的強度。因此，氫氧化鈣與水玻璃的化學反應在一定程度上增加了水泥水玻璃雙漿液結石體的最初強度，且水泥自身的水化作用決定了漿液結石體的后期強度。而在水泥水化反應過程中，其生成的氫氧化鈣和水玻璃的量是一定的，這樣一來，在水玻璃加入的量過多的情況下，整個體系就會被慢慢稀釋，從而降低固結體的強度。

1.2 磷酸氫二鈉的作用機理

在制備水泥水玻璃雙液漿的過程中，還必須加入磷酸氫二鈉，由于漿液發生化學反應的過程需要2到3秒的時間就可以完成，而化學反應的外在表現是雙液漿會瞬間出現凝結現象，因此，施工的可操作性比較差。而在加入磷酸氫二鈉的情況下，水泥顆粒的表面會形成一層抗溶解性能極強的磷酸鈣，水泥正常水化的過程就會被放慢。因此，Ca(OH)2析出的速度也會變慢，化學反應的時間有所延長，在發生化學反應的幾分鐘甚至是幾十分鐘的時間內可以任意調節雙液漿的凝結時間[1]。

2 水泥水玻璃漿液特點

水泥水玻璃漿液膠凝時間短，且可在幾秒鐘到幾十分鐘內得到準確控制。膠凝時間與水泥品種、水泥漿水灰比、水玻璃溶液濃度、水玻璃溶液與水泥漿的體積比和漿液溫度有關。

3 注漿的施工工藝控制

隧道施工中的水泥水玻璃雙液漿注漿技術主要分為掌子面超前注漿以及地表注漿兩大類。通常情況下，在隧道埋深小于30m時，可采用地表注漿加固，在隧道埋深大于60m時，宜采用隧道掌子面超前注漿，隧道埋深為30m到60m時，應根據工程具體情況選擇注漿類型。除此之外，水泥水玻璃雙液漿的注漿堵水過程要求先注無水孔，再注水孔。在無水地段可從拱腳處向上逐孔向上注漿，注漿的速度是從快到慢，并逐孔做好注漿記錄，其工藝流程如圖2所示。

圖2 注漿施工工藝流程

注漿壓力應根據巖性、注漿目的、施工條件、涌水壓力等因素應在現場試驗確定，注漿壓一般為0.5∽1Mpa。在注漿開始時，施工技術人員應采用分級升壓控制注漿壓力，不能將壓力值直接升級到規定的最大數值，應該由低到高逐漸提升，并選擇間歇式注漿方法。準備注漿前，在施工現場依據實際注漿測定水泥水玻璃雙液漿的凝膠時間，并與試驗室室內試驗所測得的凝膠時間進行對比，得出施工中實際凝膠時間比試驗室測出的時間稍長。一般而言，間歇時間控制在3到8分鐘內。另外，灌漿過程中，發現冒漿、漏漿，施工技術人員應先查明原因，并根據具體情況，采取表面封堵、低壓濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法處理[2]。

4 結束語

綜上所述，隨著科學技術水平的不斷提升，我國的隧道施工技術得到了一定的發展。在隧道施工的過程中，采用水泥水玻璃雙液漿注漿堵水的技術是十分可行的，水泥水玻璃雙液漿因其特性，能夠使漿液的凝固時間在可控范圍內，并使其在滲水區段內凝結在一起，不僅具有堵水防滲的作用，還有良好的加固效果，在很大程度上降低了隧道工程的施工難度。

[1] 趙慧鋼.淺析水泥水玻璃雙液漿在隧道中的應用[J].科技創新與應用,2013,(28):192.

[2] 劉彥林.水泥-水玻璃漿液注漿在隧道施工中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2008,35(3):75-77.