地鐵施工中水泥—水玻璃雙液漿的應用研究

柳領領

摘 要：文章分析了工程案例實況，同時闡述了水泥—水玻璃雙液漿反應機理，最后結合工程實況，圍繞水泥—水玻璃雙液漿在地鐵施工中的具體應用進行分析研究。旨在更科學、更全面的發揮出雙液漿應用效果。

關鍵詞：地鐵施工；水泥—水玻璃雙液漿；工程案例；反應機理；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.108

1 解讀工程實況

A地鐵7號線涉及到的第二標段確定其位置在A市B區，被分成C、D區間及E路站。其中以淺埋暗挖的方式挖掘區間正線，D區間豎井以東390m內未設置降水井，而C區間2號豎井一定范圍內雖設置有降水井，卻并未取得明顯的降水效果。針對上述兩區域涉及到隧道穿越地層進行分析，多是由圓礫卵石層、粉質粘土層和粉土層構成，在局部位置還夾雜著粉細砂層和中粗砂層，且地層內部還蘊藏著非常豐富的地下水，而隧道的上方地層因牽涉到的管溝較多加之整體結構復雜，致使其存在積存水與流動水等問題。此外，管線不僅埋置淺，而且運行年限較長，因而存在非常嚴重的滲漏問題。

2 剖析水泥—水玻璃雙液漿反應機理

2.1 了解雙液漿原材料

據了解，水泥—水玻璃雙液漿是由緩凝劑、水泥和水玻璃等物質構成。一般來講，普通（新鮮）硅酸鹽水泥強度在32.5以上，水玻璃模度多在2.2—2.8范圍內，且濃度在40Be′以上。需注意的是，緩凝劑多是用磷酸氫二鈉（工業品）。

2.2 反應機理

所謂水泥凝結硬化現象實則是因水泥發生水化反應析出膠體物質（具有凝膠性）造成的。水泥水化會生成氫氧化鈣、硅酸二鈣和硅酸三鈣；加入水玻璃，同氫氧化鈣（新生成）發生反應，進而生成凝膠體水化硅酸鈣（帶有一定強度），如此便意味著加入水玻璃會使水泥水化速度加快，相應的水泥硬化、凝結的速度同樣加快。

結合已有經驗，氫氧化鈣同水玻璃間的強度會持續增大，這意味著水泥—水玻璃漿液初期結石體強度實則是由氫氧化鈣和水玻璃反應結果決定的，而后期強度則更多的是由水泥水化作用決定的。水泥水化反應生成氫氧化鈣的量實則是固定的，這便意味著和其發生反應的水玻璃量實則也是固定的，若加入的水玻璃量超出標準范圍，稀釋整個體系之時，還降低了固結體強度，由此應科學且合理的配置水泥—水玻璃雙液漿。

3 探討水泥—水玻璃雙液漿在地鐵施工中的具體應用

3.1 科學布置注漿孔

選取廓外0.5—0.6m地層，為砂卵石層，將注漿管全設于砂卵石層的拱墻范圍內，注漿孔的環向間距為0.3m，縱向間距為0.75m，此外外插角為10—15?（如：圖1）。

3.2 合理配置雙液漿

據了解，水泥—水玻璃雙液漿所持有的凝膠性會隨著水泥漿體積、水玻璃體積、溫度、水玻璃濃度、水泥漿濃度和水玻璃模數等的改變而發生改變。通常來講，水玻璃模數越大對雙液漿凝結時的控制就越嚴格，多是在2.2—2.8范圍內；若水玻璃的濃度縮小，那么其凝膠的時間就會縮短，這表示兩者間呈直線關系；若水灰比小，那么水泥同水玻璃間的反應就越快，如此凝膠的時間就越短。換言之，水泥漿的濃度越大，反應速度越快。稀釋水玻璃要求一邊加水一邊攪拌，并用“波美比重計”測量稀釋后的濃度。

配置水泥漿前應將磷酸氫二鈉（緩凝劑）的摻量確定出來，若存在磷酸氫二結塊現象，需碾碎后使用。具體來講，應一邊加水一邊攪拌磷酸氫二鈉，待加水量到達設計容量后，還應保持現有攪拌速率再攪拌1min，直到磷酸氫二鈉溶解完全，最后再加入水泥攪拌3min。

當地鐵隧道存在滲漏水問題，且有一定強度要求時，應在正交設計法的應用下對試驗程序進行安排，而后再使用“多指標綜合平衡法”對試驗結果進行分析，目的是為了將磷酸氫二鈉摻量、水灰比和水玻璃濃度確定出來。結合已有經驗，水泥漿的濃度越大，且所承受的抗壓強度就越高；水玻璃濃度增發，抗壓強度就會下降。

3.3 有效注漿操作

圍繞工程施工實況，注漿導管選擇的是直徑為0.032m的小導管，而注漿泵則選用的是KBY-50/70型號的雙液注漿泵。采用隔孔注入法對掌子面進行注漿操作，如此不僅能減少注漿孔間的不利影響，而且對后注漿孔還能起到非常有效的補充注漿作用，進而確保漿液擴散均勻，并以此確保良好的注漿效果。

需注意的是，小導管注漿則選用的是“段段推進”的方式，即注漿一段、開挖一段。為了確保掌子面有著足夠穩定性，應避免泄露漿液，這便要求在注漿之前應當對工作面噴射厚度為0.05m的混凝土進行封閉。

3.4 準確分析結果

地鐵橫通道暗挖環節，為了將“水”有關問題解決，人們在分析現場實況后，采取了非常直接的解決方式，即降水。因本次工程處于繁華地段，除了用地十分緊張外，施工時間也十分緊迫，加之要布設降水井，除了增大工作量外，還增加了占地費用，基于此種情況，便采取了超前預注漿的辦法，目的是為了防止地面沉降。

人們全方位對工程現場的水文及地質條件考慮后，選擇水泥—水玻璃雙液漿為本次工程漿液，且在結束注漿后取芯檢查，而取芯率則控制在47%范圍內，測得其土體的加固性能優良，即在80%以上，便實施注水實驗，得到地層注漿后的滲透系統為1x10-6cm/s。此外，洞內開挖土體整個的加固情況良好，除了注漿滲透均勻外，地層加固性能好，測得其抗壓強度大于0.8Mpa，可見應用雙液漿取得的施工成果較好。

4 總結

綜上所述，水泥—水玻璃雙液漿應用在地鐵施工環節非常有必要，文章通過分析其反應機理，探討了其在地鐵施工中的具體應用流程。

參考文獻：

[1]安妮，趙宇，石文廣等.水泥-水玻璃雙液漿的特性試驗研究及應用[J].鐵道建筑，2011（12）：128-130.

[2]張海云.談地鐵施工中的雙液漿堵水技術[J].山西建筑，2012，38（06）：91-92.