地铁施工中水泥—水玻璃双液浆的应用研究

柳领领

摘 要：文章分析了工程案例实况，同时阐述了水泥—水玻璃双液浆反应机理，最后结合工程实况，围绕水泥—水玻璃双液浆在地铁施工中的具体应用进行分析研究。旨在更科学、更全面的发挥出双液浆应用效果。

关键词：地铁施工；水泥—水玻璃双液浆；工程案例；反应机理；应用

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

1 解读工程实况

A地铁7号线涉及到的第二标段确定其位置在A市B区，被分成C、D区间及E路站。其中以浅埋暗挖的方式挖掘区间正线，D区间竖井以东390m内未设置降水井，而C区间2号竖井一定范围内虽设置有降水井，却并未取得明显的降水效果。针对上述两区域涉及到隧道穿越地层进行分析，多是由圆砾卵石层、粉质粘土层和粉土层构成，在局部位置还夹杂着粉细砂层和中粗砂层，且地层内部还蕴藏着非常丰富的地下水，而隧道的上方地层因牵涉到的管沟较多加之整体结构复杂，致使其存在积存水与流动水等问题。此外，管线不仅埋置浅，而且运行年限较长，因而存在非常严重的渗漏问题。

2 剖析水泥—水玻璃双液浆反应机理

2.1 了解双液浆原材料

据了解，水泥—水玻璃双液浆是由缓凝剂、水泥和水玻璃等物质构成。一般来讲，普通（新鲜）硅酸盐水泥强度在32.5以上，水玻璃模度多在2.2—2.8范围内，且浓度在40Be′以上。需注意的是，缓凝剂多是用磷酸氢二钠（工业品）。

2.2 反应机理

所谓水泥凝结硬化现象实则是因水泥发生水化反应析出胶体物质（具有凝胶性）造成的。水泥水化会生成氢氧化钙、硅酸二钙和硅酸三钙；加入水玻璃，同氢氧化钙（新生成）发生反应，进而生成凝胶体水化硅酸钙（带有一定强度），如此便意味着加入水玻璃会使水泥水化速度加快，相应的水泥硬化、凝结的速度同样加快。

结合已有经验，氢氧化钙同水玻璃间的强度会持续增大，这意味着水泥—水玻璃浆液初期结石体强度实则是由氢氧化钙和水玻璃反应结果决定的，而后期强度则更多的是由水泥水化作用决定的。水泥水化反应生成氢氧化钙的量实则是固定的，这便意味着和其发生反应的水玻璃量实则也是固定的，若加入的水玻璃量超出标准范围，稀释整个体系之时，还降低了固结体强度，由此应科学且合理的配置水泥—水玻璃双液浆。

3 探讨水泥—水玻璃双液浆在地铁施工中的具体应用

3.1 科学布置注浆孔

选取廓外0.5—0.6m地层，为砂卵石层，将注浆管全设于砂卵石层的拱墙范围内，注浆孔的环向间距为0.3m，纵向间距为0.75m，此外外插角为10—15?（如：图1）。

3.2 合理配置双液浆

据了解，水泥—水玻璃双液浆所持有的凝胶性会随着水泥浆体积、水玻璃体积、温度、水玻璃浓度、水泥浆浓度和水玻璃模数等的改变而发生改变。通常来讲，水玻璃模数越大对双液浆凝结时的控制就越严格，多是在2.2—2.8范围内；若水玻璃的浓度缩小，那么其凝胶的时间就会缩短，这表示两者间呈直线关系；若水灰比小，那么水泥同水玻璃间的反应就越快，如此凝胶的时间就越短。换言之，水泥浆的浓度越大，反应速度越快。稀释水玻璃要求一边加水一边搅拌，并用“波美比重计”测量稀释后的浓度。

配置水泥浆前应将磷酸氢二钠（缓凝剂）的掺量确定出来，若存在磷酸氢二结块现象，需碾碎后使用。具体来讲，应一边加水一边搅拌磷酸氢二钠，待加水量到达设计容量后，还应保持现有搅拌速率再搅拌1min，直到磷酸氢二钠溶解完全，最后再加入水泥搅拌3min。

当地铁隧道存在渗漏水问题，且有一定强度要求时，应在正交设计法的应用下对试验程序进行安排，而后再使用“多指标综合平衡法”对试验结果进行分析，目的是为了将磷酸氢二钠掺量、水灰比和水玻璃浓度确定出来。结合已有经验，水泥浆的浓度越大，且所承受的抗压强度就越高；水玻璃浓度增发，抗压强度就会下降。

3.3 有效注浆操作

围绕工程施工实况，注浆导管选择的是直径为0.032m的小导管，而注浆泵则选用的是KBY-50/70型号的双液注浆泵。采用隔孔注入法对掌子面进行注浆操作，如此不仅能减少注浆孔间的不利影响，而且对后注浆孔还能起到非常有效的补充注浆作用，进而确保浆液扩散均匀，并以此确保良好的注浆效果。

需注意的是，小导管注浆则选用的是“段段推进”的方式，即注浆一段、开挖一段。为了确保掌子面有着足够稳定性，应避免泄露浆液，这便要求在注浆之前应当对工作面喷射厚度为0.05m的混凝土进行封闭。

3.4 准确分析结果

地铁横通道暗挖环节，为了将“水”有关问题解决，人们在分析现场实况后，采取了非常直接的解决方式，即降水。因本次工程处于繁华地段，除了用地十分紧张外，施工时间也十分紧迫，加之要布设降水井，除了增大工作量外，还增加了占地费用，基于此种情况，便采取了超前预注浆的办法，目的是为了防止地面沉降。

人们全方位对工程现场的水文及地质条件考虑后，选择水泥—水玻璃双液浆为本次工程浆液，且在结束注浆后取芯检查，而取芯率则控制在47%范围内，测得其土体的加固性能优良，即在80%以上，便实施注水实验，得到地层注浆后的渗透系统为1x10-6cm/s。此外，洞内开挖土体整个的加固情况良好，除了注浆渗透均匀外，地层加固性能好，测得其抗压强度大于0.8Mpa，可见应用双液浆取得的施工成果较好。

4 总结

综上所述，水泥—水玻璃双液浆应用在地铁施工环节非常有必要，文章通过分析其反应机理，探讨了其在地铁施工中的具體应用流程。

参考文献：

[1]安妮，赵宇，石文广等.水泥-水玻璃双液浆的特性试验研究及应用[J].铁道建筑，2011（12）：128-130.

[2]张海云.谈地铁施工中的双液浆堵水技术[J].山西建筑，2012，38（06）：91-92.