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盾构施工技术为我国城市地下和水下隧道建设的主要方法,同步注浆是盾构施工的必备及关键工序,同步注浆材料性能的好坏直接影响隧道周围地层位移和地表沉降,因此对其进行高性能化研究有重大的意义。
针对武汉长江隧道地层软硬不均、纵向地质条件变化复杂,隧道长、管径大、断面水压高等复杂的地质条件,提出了集防止管片上浮、抗水分散、抗渗、微膨胀等性能于一体的高性能同步注浆材料设计原则与方法;采用有机一无机复合、高效减水缓凝保塑一保水稳定剂复合,研制出高性能同步注浆材料复合外加剂HBP-5;采用HBP-5、纤维增强与微膨胀复合技术路线,制备出适用于该地质条件下的高性能同步注浆材料。
研究结果表明:调整胶凝材料组分、水胶比、胶砂比,复合HBP-5制备出可以防止管片上浮,抗水分散性、减水保塑性优良的同步注浆材料;采用HBP-5复合外加剂,有机纤维和膨胀剂、钢渣、粉煤灰复合技术制备出工作性(流动度:19.5cm)、不泌水(泌水率:0.01%)、强度满足要求(28d抗压强度:4.6Mpa)、抗水分散性好(pH值:7.9,28d水陆强度比:90%)、可防止管片上浮(稠度:10.2cm,坍落度:3.5em)、抗渗性好(S6)、微膨胀(90d自由膨胀率4.13×10<'-4>)、抗溶蚀性能好(Ca<'2+>浓度48mgl/L)的高性能同步注浆材料。
武汉长江隧道工程壁后同步注浆应用表明:高性能同步注浆材料配合比为水泥:粉煤灰:砂:水:HBP-5=1:4:12.5:3.51:0.013,注浆压力为0.8~1.2MPa,注浆量为7.24m<'3>/环~10.02m<'3>/环,注浆速度为70L/min~100L/min时注浆效果良好;高性能同步注浆材料每方造价比普通同步注浆材料节省5~10元,具有很好的经济和社会效益。
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