浅谈水泥-水玻璃双液浆在砂卵石地层暗挖施工中的配比

许虎

摘 要 水泥-水玻璃双液注浆技术以其凝固速率可控性强、技术简便、经济实用，在岩土工程中得到广泛应用。本文结合北京地铁10号线二期11标西局站-六里桥站区间暗挖注浆加固实例，进行了水泥-水玻璃不同配比下凝结试验，得出了水泥-水玻璃溶液在砂卵石地层中最佳注浆参数。经过工程施工的实际验证，对其他相关工程具有重要的参考价值。

关键词 双液注浆;水泥-水玻璃;砂卵石地层注浆;参数配比

前言

北京地铁10号线二期11标西局-六里桥站区间位于北京市丰台区六里桥附近，隧道埋深15～17米，地质条件复杂，暗挖施工拱顶部位主要为砂卵石、纯石子堆积层（以前为潜水层，由于地下水水位下降导致无水无砂仅余粒径5～200mm的纯石子堆积层，极不稳定）。在注浆中既要达到一定的扩散半径保证开挖安全，又不能让浆液的扩散半径过大造成浪费。根据以前经验采用35be的水玻璃，水泥浆与水玻璃的比例为1∶1（體积比）。但实际施工中发现，此种浆液配比凝固速度过快（十几秒），达不到足够的扩散半径就凝固了，而且注浆泵稍有停顿就容易出现堵管，每榀注浆25根小导管平均耗时3小时左右，影响施工进度。因此，我们在现场做了水泥与水玻璃的配合比试验，以确定适合此种地质条件的最佳配比。

1水泥-水玻璃注浆的化学原理

水泥与水玻璃的主要化学反应为：

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

水泥本身的凝结和硬化主要是水泥水化析出凝胶性的胶体物质所引起的，在硅酸三钙的水化过程中产生氢氧化钙：

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

水泥-水玻璃双液浆中水泥与水玻璃的化学反应快，水泥本身的水解化学反应要慢得多。根据这一原理做了水泥水玻璃在不同配比下的胶凝试验，试验结果见表1。试验中根据施工，现场实际条件，采用了固定水灰比，固定水泥浆与水玻璃溶液体积比，只改变水玻璃溶液中水玻璃比例的方法[1]。

2试验结果及数据分析

从表一中可以看出水泥浆与水玻璃溶液在不同浓度下初凝时间变化不是特别大，从9S至169S;终凝时间从23S化到14069S相差600多倍，这个变动相当大。以此可以说明：①过稀的水玻璃溶液达不到加速水泥固结的目的;②水玻璃溶液的浓度对水泥浆的初凝速度影响不大;③水泥的胶凝时间随着水玻璃溶液浓度的变小而增大。

过长的终凝时间会使得注浆过程中跑浆漏浆非常严重，造成材料浪费而且达不到理想的注浆效果;而且由于工期紧任务重，我们只能选择适合实际施工工序衔接的配比。在北京地铁10号线二期11标西局站-六里桥站区间右线暗挖工程施工中，注浆主要是对开挖面拱顶部位注浆，砂卵石层和纯石子堆积层的扩散系数不同，注浆要求要有0.3米左右的扩散半径，又要达到不能扩散太远照成材料浪费，这就要求水泥的初凝和终凝之间有一段合适的时间差。从表一中显示数据来看在水玻璃溶液中水玻璃浓度低到一定程度后，水泥的终凝时间是成几何倍数增大，因此过稀的水玻璃浓度不适合本工程，因而没有做更精水玻璃浓度下的水泥胶凝试验。

根据施工现场实际工序衔接需要，水泥的终凝时间最好不超过半小时，对照表一中试验数据，选择在砂卵石地层注浆选用：水灰比1∶1，水玻璃溶液与水泥浆比例 1∶1，水玻璃溶液为1∶6（水玻璃∶水）;在纯石子堆积层注浆选用：水灰比1∶1，水玻璃溶液与水泥浆比例1∶1，水玻璃溶液为1∶4（水玻璃∶水）;其原因如下：该浓度下可以弥补实际施工中工人在现场配制水玻璃溶液时的误差，水玻璃溶液稍浓或稍稀都不会使水泥的终凝时间变化太大。选用整数配比而不继续追求理论上的最佳配比，方便现场施工及实际操作。在该浓度下初凝和终凝之间的时间差正合适，水泥浆的扩散半径能比较好的控制在一定范围内，不至于过大或过小;

可操作性较好，在施工中一旦发生机械故障或其他特殊情况，有足够的时间冲洗输浆管，不至于造成注浆设备或高压输浆管损坏。通过实际施工证明，所采用的注浆参数是适合本工程实际条件的[2]。

3确定合理参数

在实际工程施工中选择合理的注浆参数有以下要求：

保证工程质量。考虑实际施工操作效果，允许一定的误差范围，不至于影响工程质量或施工安全。考虑施工中操作方便，节省工序时间，保证工期。从经济角度考虑施工成本，尽量节省材料。

4结束语

本文在前人的研究基础上，对较大范围内水玻璃浓度下水泥浆的胶凝时间做了试验，得出了适合砂卵石及纯石子堆积层注浆的合适配比，并经过实际施工进行了验证。水泥-水玻璃双液浆注浆施工中，不能完全照搬前人的施工经验，应该根据实际施工所用的材料、所遇到的地质层、具体的施工要求和施工条件，现场进行试验确定

参考文献

[1] 杨殿栋.双液注浆固结法处理隧洞塌方技术[J].甘肃水利水电技术，2000，36（3）：194-197.

[2] 胡权周.双液注浆固结砂卵石层止水施工技术的应用[J].山西建筑，2003，29（13）：47-48.