浅析水泥水玻璃双浆液在隧道施工中的应用

许念东

中铁十五局集团第一工程有限公司 陕西 西安 710018

引言

双液注浆工法技术是水玻璃结合普通注浆工艺技术发展起来的，现已得到广泛的应用并取得很好的效果。双液注浆技术能够将不同地质填充密实，改变原土体和物理性质，增加土体的密度，提高土体抗压强度和止水性能，达到顺利、安全通过全风化石英岩富水软弱围岩的目的。除此之外，以水泥浆和水玻璃为主剂的液体浆材，不仅能够提高注浆的结石率，还可以加快水泥浆液的凝结速度，具有快速排水的效果。

1 水泥水玻璃双液浆的反应机理

1.1 水泥和水玻璃的反应机理

水泥出现凝结以及硬化现象的原因是水泥水化的过程中，会析出具有凝胶性的胶体物质。通常情况下，水泥水化反应的过程中会生成氢氧化钙、硅酸二钙以及硅酸三钙，然后再在反应物中加入水玻璃，水玻璃会与液体中氢氧化钙发生化学反应，生成具有一定强度的凝胶体水化硅酸钙，这在一定程度上提升了水泥的水化速度，缩短了水泥凝结以及硬化的时间。除此之外，在水玻璃和氢氧化钠发生化学反应的过程中，会生成大量的胶体物质，还会增加结石体的强度。因此，氢氧化钙与水玻璃的化学反应在一定程度上增加了水泥水玻璃双浆液结石体的最初强度，且水泥自身的水化作用决定了浆液结石体的后期强度。而在水泥水化反应过程中，其生成的氢氧化钙和水玻璃的量是一定的，这样一来，在水玻璃加入的量过多的情况下，整个体系就会被慢慢稀释，从而降低固结体的强度。

1.2 磷酸氢二钠的作用机理

在制备水泥水玻璃双液浆的过程中，还必须加入磷酸氢二钠，由于浆液发生化学反应的过程需要2到3秒的时间就可以完成，而化学反应的外在表现是双液浆会瞬间出现凝结现象，因此，施工的可操作性比较差。而在加入磷酸氢二钠的情况下，水泥颗粒的表面会形成一层抗溶解性能极强的磷酸钙，水泥正常水化的过程就会被放慢。因此，Ca(OH)2析出的速度也会变慢，化学反应的时间有所延长，在发生化学反应的几分钟甚至是几十分钟的时间内可以任意调节双液浆的凝结时间[1]。

2 水泥水玻璃浆液特点

水泥水玻璃浆液胶凝时间短，且可在几秒钟到几十分钟内得到准确控制。胶凝时间与水泥品种、水泥浆水灰比、水玻璃溶液浓度、水玻璃溶液与水泥浆的体积比和浆液温度有关。

3 注浆的施工工艺控制

隧道施工中的水泥水玻璃双液浆注浆技术主要分为掌子面超前注浆以及地表注浆两大类。通常情况下，在隧道埋深小于30m时，可采用地表注浆加固，在隧道埋深大于60m时，宜采用隧道掌子面超前注浆，隧道埋深为30m到60m时，应根据工程具体情况选择注浆类型。除此之外，水泥水玻璃双液浆的注浆堵水过程要求先注无水孔，再注水孔。在无水地段可从拱脚处向上逐孔向上注浆，注浆的速度是从快到慢，并逐孔做好注浆记录，其工艺流程如图2所示。

图2 注浆施工工艺流程

注浆压力应根据岩性、注浆目的、施工条件、涌水压力等因素应在现场试验确定，注浆压一般为0.5∽1Mpa。在注浆开始时，施工技术人员应采用分级升压控制注浆压力，不能将压力值直接升级到规定的最大数值，应该由低到高逐渐提升，并选择间歇式注浆方法。准备注浆前，在施工现场依据实际注浆测定水泥水玻璃双液浆的凝胶时间，并与试验室室内试验所测得的凝胶时间进行对比，得出施工中实际凝胶时间比试验室测出的时间稍长。一般而言，间歇时间控制在3到8分钟内。另外，灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，施工技术人员应先查明原因，并根据具体情况，采取表面封堵、低压浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法处理[2]。

4 结束语

综上所述，随着科学技术水平的不断提升，我国的隧道施工技术得到了一定的发展。在隧道施工的过程中，采用水泥水玻璃双液浆注浆堵水的技术是十分可行的，水泥水玻璃双液浆因其特性，能够使浆液的凝固时间在可控范围内，并使其在渗水区段内凝结在一起，不仅具有堵水防渗的作用，还有良好的加固效果，在很大程度上降低了隧道工程的施工难度。

[1] 赵慧钢.浅析水泥水玻璃双液浆在隧道中的应用[J].科技创新与应用,2013,(28):192.

[2] 刘彦林.水泥-水玻璃浆液注浆在隧道施工中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,35(3):75-77.