淺談水泥-水玻璃雙液漿在砂卵石地層暗挖施工中的配比

許虎

摘 要 水泥-水玻璃雙液注漿技術以其凝固速率可控性強、技術簡便、經濟實用，在巖土工程中得到廣泛應用。本文結合北京地鐵10號線二期11標西局站-六里橋站區間暗挖注漿加固實例，進行了水泥-水玻璃不同配比下凝結試驗，得出了水泥-水玻璃溶液在砂卵石地層中最佳注漿參數。經過工程施工的實際驗證，對其他相關工程具有重要的參考價值。

關鍵詞 雙液注漿;水泥-水玻璃;砂卵石地層注漿;參數配比

前言

北京地鐵10號線二期11標西局-六里橋站區間位于北京市豐臺區六里橋附近，隧道埋深15～17米，地質條件復雜，暗挖施工拱頂部位主要為砂卵石、純石子堆積層（以前為潛水層，由于地下水水位下降導致無水無砂僅余粒徑5～200mm的純石子堆積層，極不穩定）。在注漿中既要達到一定的擴散半徑保證開挖安全，又不能讓漿液的擴散半徑過大造成浪費。根據以前經驗采用35be的水玻璃，水泥漿與水玻璃的比例為1∶1（體積比）。但實際施工中發現，此種漿液配比凝固速度過快（十幾秒），達不到足夠的擴散半徑就凝固了，而且注漿泵稍有停頓就容易出現堵管，每榀注漿25根小導管平均耗時3小時左右，影響施工進度。因此，我們在現場做了水泥與水玻璃的配合比試驗，以確定適合此種地質條件的最佳配比。

1水泥-水玻璃注漿的化學原理

水泥與水玻璃的主要化學反應為：

Ca（OH2）+NaO·nSiO2+mH2O→Ca·nSiO2·mH2O+NaOH

水泥本身的凝結和硬化主要是水泥水化析出凝膠性的膠體物質所引起的，在硅酸三鈣的水化過程中產生氫氧化鈣：

3CaO·SiO2+nH2O=2CaO·SiO2·（n-1）H2O+Ca（OH）2

水泥-水玻璃雙液漿中水泥與水玻璃的化學反應快，水泥本身的水解化學反應要慢得多。根據這一原理做了水泥水玻璃在不同配比下的膠凝試驗，試驗結果見表1。試驗中根據施工，現場實際條件，采用了固定水灰比，固定水泥漿與水玻璃溶液體積比，只改變水玻璃溶液中水玻璃比例的方法[1]。

2試驗結果及數據分析

從表一中可以看出水泥漿與水玻璃溶液在不同濃度下初凝時間變化不是特別大，從9S至169S;終凝時間從23S化到14069S相差600多倍，這個變動相當大。以此可以說明：①過稀的水玻璃溶液達不到加速水泥固結的目的;②水玻璃溶液的濃度對水泥漿的初凝速度影響不大;③水泥的膠凝時間隨著水玻璃溶液濃度的變小而增大。

過長的終凝時間會使得注漿過程中跑漿漏漿非常嚴重，造成材料浪費而且達不到理想的注漿效果;而且由于工期緊任務重，我們只能選擇適合實際施工工序銜接的配比。在北京地鐵10號線二期11標西局站-六里橋站區間右線暗挖工程施工中，注漿主要是對開挖面拱頂部位注漿，砂卵石層和純石子堆積層的擴散系數不同，注漿要求要有0.3米左右的擴散半徑，又要達到不能擴散太遠照成材料浪費，這就要求水泥的初凝和終凝之間有一段合適的時間差。從表一中顯示數據來看在水玻璃溶液中水玻璃濃度低到一定程度后，水泥的終凝時間是成幾何倍數增大，因此過稀的水玻璃濃度不適合本工程，因而沒有做更精水玻璃濃度下的水泥膠凝試驗。

根據施工現場實際工序銜接需要，水泥的終凝時間最好不超過半小時，對照表一中試驗數據，選擇在砂卵石地層注漿選用：水灰比1∶1，水玻璃溶液與水泥漿比例 1∶1，水玻璃溶液為1∶6（水玻璃∶水）;在純石子堆積層注漿選用：水灰比1∶1，水玻璃溶液與水泥漿比例1∶1，水玻璃溶液為1∶4（水玻璃∶水）;其原因如下：該濃度下可以彌補實際施工中工人在現場配制水玻璃溶液時的誤差，水玻璃溶液稍濃或稍稀都不會使水泥的終凝時間變化太大。選用整數配比而不繼續追求理論上的最佳配比，方便現場施工及實際操作。在該濃度下初凝和終凝之間的時間差正合適，水泥漿的擴散半徑能比較好的控制在一定范圍內，不至于過大或過小;

可操作性較好，在施工中一旦發生機械故障或其他特殊情況，有足夠的時間沖洗輸漿管，不至于造成注漿設備或高壓輸漿管損壞。通過實際施工證明，所采用的注漿參數是適合本工程實際條件的[2]。

3確定合理參數

在實際工程施工中選擇合理的注漿參數有以下要求：

保證工程質量。考慮實際施工操作效果，允許一定的誤差范圍，不至于影響工程質量或施工安全。考慮施工中操作方便，節省工序時間，保證工期。從經濟角度考慮施工成本，盡量節省材料。

4結束語

本文在前人的研究基礎上，對較大范圍內水玻璃濃度下水泥漿的膠凝時間做了試驗，得出了適合砂卵石及純石子堆積層注漿的合適配比，并經過實際施工進行了驗證。水泥-水玻璃雙液漿注漿施工中，不能完全照搬前人的施工經驗，應該根據實際施工所用的材料、所遇到的地質層、具體的施工要求和施工條件，現場進行試驗確定

參考文獻

[1] 楊殿棟.雙液注漿固結法處理隧洞塌方技術[J].甘肅水利水電技術，2000，36（3）：194-197.

[2] 胡權周.雙液注漿固結砂卵石層止水施工技術的應用[J].山西建筑，2003，29（13）：47-48.