固泥充填同步注浆材料开发与应用

固泥充填同步注浆材料开发与应用

温香娜

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摘要：本文通过对盾构法隧道工程同步注浆及河砂资源紧缺现状的分析，进行固泥充填同步注浆材料研究并应用于工程实践，得到较为理想的应用效果。

一、前言

现有的盾构隧道同步注浆多数仍以单液浆为主。单液浆主要为不同水灰比的水泥浆或水泥砂浆。单液浆存在凝结时间慢，流失量大，止水效果差，受砂子等原材料影响大等缺点。现有技术中，多数采用膨润土来调节单液水泥砂浆的性能，但是遇到含泥量超过5%的细砂时，膨润土基本不能保证砂浆的工作正常性，出现浆液前期搅拌难度大，浆液离析，固结超慢，不抗冲刷流失量大，填充率低，不能抑制管片上浮的同时后期补浆量甚至达50%，大大增加了施工难度。

现今社会，河砂资源越来越少，越来越难取得，运送到施工现场的河沙更难保证质量，级配差，含泥量和泥块含量没有把控。一旦砂子含泥量超过5%甚至需要停工，挖出来的泥砂需要运出隧道，耗费了大量的人力和资金，一般的外掺速凝剂不能将泥砂充分固结，效果甚微。

鉴于上述存在的问题，盾构法隧道工程需要抗泥型的同步注浆材料。抗泥型单液浆料使得质量比1：1的土和细砂得以使用，大大降低了河砂的选购难度，是可靠的填充型同步单液水泥砂浆，保证填充饱满度和强度的同时保证了施工推进效率，大大节约了工期。

二、固泥充填同步注浆材料

2.1固泥充填同步注浆材料简介

固泥粉是专门为盾构同步注浆工程研制的专用外加剂，添加固泥粉的水泥砂浆具有流动性好、和易性好，早强快等特定点，既能提升砂浆的工作性能以保证饱满填充性，又能大幅降低砂浆成本。用20kg固泥粉固结土砂比1：1的同步砂浆的流动性、和易性、水中抗分散好，不泌水，结石率100%，早强快、后期强度好，成本低，固结时间可根据现场实际环境条件和气候条件任意调控。

表一、固泥粉水泥砂浆配比

固泥粉水泥砂浆参考配比

表二、固泥粉水泥砂浆

2.2固泥充填同步砂浆性能特点

2.2.1固泥凝结：

能使含泥率达70%砂子快速固结，且依然有较好的强度，满足固废充填的性能条件，实现减排、环保、经济要求

2.2.2从无到有，一粉多用：

用固泥粉调制同步砂浆，能够使的含泥量1%-70%的泥砂全部固结，项目只需储备一种粉，即可解决砂浆固结的问题，简单经济，节约的工期成本是不可估量的。

2.2.3综合性能优越：

浆液的流动度、和易性、抗分散（防流失）性等可注性能优异，结石率、早期强度、后期强度、等抑制管片上浮和错台的使用功能稳定。

2.2.4增效、降本：

在水泥的用量低前提下，能将现场挖掘出的泥砂直接利用或者简单处理后利用，保证工程质量的同时，实现大幅降低原材料成本和人工成本的效果。

三、双模同步注浆材料的应用

沈阳地铁4号线项目中应用固泥充填同步注浆材料。

3.1沈阳地铁4号线的工程概况

沈阳北站站——皇寺路站区间线路概况表

沈阳大学站——沈阳北站站区间线路概况表

吉祥站——沈阳大学站区间线路概况表

3.2固泥充填同步注浆材料：

3.2.1应用时间：2021年08月08日-2021年12月20日

3.2.2固泥粉应用环数与数量：

3.3固泥粉充填同步砂浆应用情况总结

3.3.1相对于膨润土同步砂浆，固泥粉同步砂浆具有明显的性能优势：

1）固结时间可调，不受砂子含泥量的限制，现场挖掘的泥沙可再利用。

2）砂子用量大，但砂浆的流动性、抗沉淀、水环境中的抗分散性等可注性均很可靠。

3）固结率100%，一次性饱满填充度好，饱满填充度也可省二次注浆材料成本，结石体强度、密度高，降低渗漏率。

4）固结时间与盾构速率的匹配度好，安全稳定系数高。在24小时内连续推进、最高推进速度达到30环/天的情况下，管片未出现下沉等变形问题出现。

3.3.2固泥粉充填同步砂浆具有成本优势：

1）6m直径管片同步注浆的标准用量：

沈～皇区间、沈～沈区间、吉～沈区间三个试验段，施工管片共3000环，每环应使用同步砂浆的标准是6m³/环，共计应需18000m³。

2）固泥粉同步砂浆具有节省砂浆方量而降低成本的优势：

固泥粉同步砂浆固结率高达100%，每环实际注浆量由原来的6m³降低至≤5.5m³，约节省3.5万元。