隧道富水破碎围岩水泥-水玻璃注浆参数研究

(The traffic construction qualitu and safetu supervision bureau of Fujian province, Fuzhou 350001)

Abstract：A tunnel with cracked surrounding rock is located in Fujian Province. And there also are some karst caves in water bearing stra- eum.Becauseoooneoocacyoocemenegeoueongon eheeaeoyseage， ehosseudyusescemene-sodoum sooocaee ( C-S) ooegeoueong， comboned with laboratora test and fiel test to limit the adverse factors. The main research step is as follows: laboratora test of cement - sodium sili­cate gelation hme:optimize the grouting parameters by changing the ratio of cement and water，the ratio of cement and sodium silicate and the Baume dearees of sodium siOcate； field tests ：select the ratio of slurry ( W： C = 1.2：1，C： S = 1：0.6，Baume dearees of sodium siO- cate is 28°BeU to proceed grouting field tests in tunnel. The results show the grouting has a well reinforco effect.Keyworls: Tunnel ； Grouting ； Cement - sodium silicate ； Gelation hmeo引言隧道工程经常会遇到断层、软弱围岩、岩溶等不

底隧道采用超前帷幕注浆技术对含水断层进行治理&本研究项目以福建省某海底隧道工程为案例，对 隧道富水破碎围岩水泥-水玻璃注浆参数开展研究&良地质环境，围岩多呈破碎饱水状态，具有强度低、易

破坏等特点[1]&围岩自稳性差，并极易产生突水突 泥、坍塌等重大工程地质灾害。对此，国内外多采用 注浆加固技术进行防治。注浆加固技术具有堵水防

1工程概况福建省某海底隧道A1标段左右洞全长约 5.7km，其中海域段长约3.5km，V级围岩占总长的 14%，1级围岩则占总长12% &隧道共穿越风化槽2

渗和加固两种作用，能有效提高围岩各项力学

性质⑵&注浆活动开始于1802年的法国&总体来说，在

处，浅埋、小径距、软弱围岩富水段1处，工法变换频 繁,裂隙水、上层滞留水、孔隙水较发育，对注浆要求

高,施工难度大&20世纪40年代之前，水泥和水玻璃注浆为主要的注

浆材料& 20世纪40年代之后,新的化学浆材和改性

水泥材料得到了广泛的应用&隧道主洞净空高为12.75m,宽为17. 1m&在I

级围岩段和V级围岩的石质段，采用台阶法进行开 挖;在V级围岩的土质段（风化槽段），则采用双CRD 或CD法开挖&风化槽段基岩受构造和风化影响，全~强风化层 发育，以全~强风化变粒岩为主，变粒岩发育,多呈碎

而在国内，注浆技术的发展相对较晚，自1953年 在黑龙江工程上进行了水玻璃注浆堵水的应用&随

后几十年，国内逐步研制出符合自身工程特点的各种 化学浆材& 2007年，厦门翔安海底隧洞通过注浆技 术对风化槽进行堵水处理⑶& 2011年青岛胶州湾海作者简介:楼重华（1964 -），男，高级工程师&E-mail ：78532379@ qq. com收稿日期:2019-10-09

裂结构，节理裂隙极发育，部分段可能夹泥质软弱夹

层，围岩自稳能力普遍较差；此段围岩拱顶覆盖层 37.12m 〜39.06m， 〜 粒 度25m ~28. 5m,粉质粘土厚度4m ~ 7. 5叫淤泥层厚度2. 5m ~6m，设计最大涌水量约241m3/d&2019年12期 总第258期楼重华•隧道富水破碎围岩水泥-水玻璃注浆参数研究-87 -在 期对不

前，

质段产生

泥浆注浆 ，以2.1固 ，但在工时出浆进度甚至无效现象&试验原料 2.2

步骤425#普通硅酸盐水泥，波美度为&了跑浆、 等 36oBez,模数 3.4 的

在高 、 量大以及存在较大 裂隙的地质条件下,工程上常 泥- 液浆对围岩进行 固 ⑷。此,本项目 普通(1) 普通水泥浆的配制计算好试验配置水泥浆所需要的水泥和水的用

泥- 浆材料,对凝胶时间影响进行 试验 ，并在 围 定性较量,在搅拌机中先 力搅拌 & W：C的比例分 0.7：1、0.8：1、0.9：1 和 1：1 &(2)

差的K145 +348段进行

浆效果&浆加固试验,验证实的配制试验需求，对高浓度

进行稀释制配出2浆液凝胶时间室内研究在注浆现场施工过程，浆液的凝胶时间显得尤为

36oBe\\32oBe\\28oBez以及24°Bez等4种不同浓度以&(3 )水泥-水玻璃浆液的凝胶时间的测定, 凝胶时间过长将会大大 的稀释，时降 浆结 的强度+5,&对 泥-水玻本次室内试验根据国家标准GB1346 -2001，采 仪对浆液的凝胶时间进行测定&2.3

结果与分析在C： 一定的情况下,通过改变W： C以及水玻浆液的凝胶时间具有影响 的 ， 包括水灰比(w： C)、水泥浆与水玻璃之比(C： S)和水玻璃浓 度&因此，本次 试验对不同w：c、c：s和不度条件下的双液浆进行多组交叉试验，以期找出

度，来 应的凝胶时间， 其中的影响规律⑹。 对 C：S 分 1：0.6,1：0.8,1：1 和 1： 1.2w： C、C： S以及水玻璃浓度对液凝胶时间的影响规

律， 此

&于 浆施工最适合的配比四种比例进行测试。图1 比例下改变W：C和 璃浆液的凝胶时间&试验中在不同C：S度， 的 泥-水玻1009080^70£60502

--------­

0.7:1 0.8:1 0.9:1 1:1W:C (C:S=1:1)图1不同c：s下水灰比和水玻璃浓度对水泥-水玻璃浆液的凝胶时间-88 -福 建 建 筑2019 年由图1可以看出：(1) 在不同的C： S、W： C和水玻璃浓度的条件,泥- 浆液的凝胶时间分布相差巨大，大致为40s〜110s。(2) 上，在其他条件 的凝胶时间与水灰比呈正

度(24Be0)时

注浆孔① 注浆孔②的 ，双液浆， 在显，水灰比为1： 1条件下的胶凝时间可以达到水灰比为0.7：1的两倍；同时，胶

凝时间与C： S呈负相关关系，该关系在低水灰比低水

玻璃浓度下影响并不大,C： S = 1：0.6和C：S = 1：1.2差25%

，但在高水灰比高

度下，胶凝时间在C：S = 1：0.6和C： S = 1 ： 1.2可相差80% &(3) 泥- 浆液的凝胶时间与度呈负

，但当C： S与W : C都处于较小的水平时，反而正 & 于 度过高导致没有足够的水泥浆与之产生反应，导致胶凝时间长。2.4试验结论试验结果， 、涌水等突发情况，需要浆液尽快达到凝固 ，应 W : C较小,C： S较大， 度 小的配比参数，此时水泥浆液 ，掺量较多。另外， 刘(2016) 结显，泥 粉煤灰掺量不能太多，否则 期结 ：强 度降低会影响早期注浆效果。因此，本次

浆试验选取W: C=1.2 : 1，C： S = 1： 0.6，水玻璃浓度为28°

Bt的浆液参数&3软弱围岩现场注浆试验本次现场注浆工程选取A1标V级围岩(F1风化

槽)

BZK13 +470〜500段落，将550、长度为5m%外露长度约1m的热轧无缝钢管，

形布设，钻孔间距 1.2m~1.5m，注浆机 ZKSY90 - 125 统设备， 一次性的

进行注浆作业。 凝胶时间

结 ，

的浆液配比 W C=1.2 : 1，C： S = 1： 0. 6，水玻璃浓度为28oBer，注浆压力1.0MPa。 探测断面的注浆孔分布 具体2。浆过程进行顺利，未发生不 浆现象。

检测结果显示:该配比 泥浆液可以有效地控制水

泥的扩散半径， 度 以保证浆液在到达围岩前不会堵管，

工效果理想。4结论(1)水泥-水玻璃作为围岩加固注浆材料，具有图2 BZK13 +470注浆孔分布情况浆液凝胶时间短、结 固 度高和 防渗效

的优点。总体上，凝胶时间随W： C的增大而， C S 大而 ， 度的 大而&

达

凝胶时间，保证浆强度的目的，本次 浆试验 配比为W: C=1.2：1，C： S = 1：0.6，

度 28oBer的浆液参数。(2)对围 定性较差的K145 +348段进行现

场注浆加固

，检测 价结果显示,该配比下的水泥- 浆液具有

的 固效果&上此见，针对

工过程 的富水破碎带注浆问题

，

包括

浆液凝胶时间试验和

浆试验。 结对解决富水破碎带等复杂地质条件 的施工，具有

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