[发明专利]一种高性能盾构隧道同步注浆材料配合比的设计方法

说明书

本发明公开了一种高性能盾构隧道同步注浆材料配合比的设计方法，属于注浆材料技术领域，该方法包括：步骤(1)，基于注浆材料正交试验，建立浆材性能与配合比参数的预测模型；步骤(2)，根据实际注浆工程需求的浆材性能经验范围值和预测模型，反推浆材的基准配合比；步骤(3)，在步骤(2)中的浆材中添加相应外加剂，得到达到预设浆材效果的浆液配合比；步骤(4)，利用步骤(3)中得到的浆材配合比进行现场注浆试验，根据注浆试验结果调整浆材配合比。该方法解决了注浆材料配合比设计中存在的盲目性，浆液性能不能与注浆工程要求相匹配的问题，适用于填充施工间隙的注浆工程，尤其是盾构隧道同步注浆工程。

技术领域

本发明属于注浆材料技术领域，具体涉及一种高性能盾构隧道同步注浆材料配合比的设计方法。

背景技术

城市规模的不断扩张与道路交通拥挤程度的明显增加，带动城市地铁的不断开发与建设。在城市地铁的修建中，由于盾构开挖的高效性、安全性、施工对周围环境的影响较小等优点，盾构法施工已成为城市地铁修建的主要方法。由于盾构法开挖隧道存在超挖的现象，导致隧道管片与隧道实际开挖面之间存在一定体积的环状空隙，需要依靠注浆来填充隧道间隙，注入的浆液将代替超挖土体，在隧道管片外围形成一道衬砌，达到加固地层、止水防渗以及促使管片受力均匀的目的。

由于注浆对隧道施工安全的重要性，国内外学者和专家对注浆浆材配合比优化展开了相关研究，针对不同地层的实际注浆工程提出了各自的注浆材料配合比，解决了实际工程存在的一些问题。但他们优化浆材配合比时的试验方法不够系统化，试验方法重复性强，浪费大量时间和材料。优化后的浆材在注浆工程中依然存在初凝时间不能适应实际工程，浆材堵塞注浆泵和注浆管道，隧道空隙填充不完整的情况。总体来说，现有的注浆材料配合比方法主要是通过反复试验操作，依然存在一定的盲目性，不能及时根据隧道施工工程地质情况快速做出浆材配合比的调整，无法通过室内试验快速定出基准配合比，或者给出的浆材配合比不能满足工程需要。故盾构隧道同步注浆的配合比设计方法急需完善，希望通过快速、便捷、准确的方法快速定出配合比。

综上所述，现有的注浆浆材研究方法不够系统化，试验操作重复性强，存在盲目性，优化后的浆材与实际注浆工程需求不能完好地契合，急需更加准确、便捷的注浆浆材配合比的设计方法，对于给定的盾构同步注浆工程快速确定高性能注浆材料配合比，提高配合比优化效率和优化效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决现有注浆材料配合比优化过程中存在的技术问题，提供了一种简单而高效的盾构隧道同步注浆浆材配合比的设计方法。

为了达到上述目的，本发明特采用了以下技术方案：一种高性能盾构隧道同步注浆材料配合比的设计方法，该方法适用于盾构隧道填充盾壳与管片间隙的注浆工程，尤其是盾构隧道同步注浆工程，该方法可以包括以下步骤：

步骤(1)，基于注浆材料配合比变量来设计注浆浆材的正交试验，以建立浆材的稠度、流动度、泌水率、抗压强度、凝结时间的预测模型；

步骤(2)，根据实际同步注浆工程需求的浆材性能经验范围值和所述预测模型，反推浆材中水泥、粉煤灰、河砂、水和膨润土的初始配合比；

步骤(3)，在步骤(2)中的浆材中添加相应外加剂，设定浆材的外加剂试验组，对比分析试验组结果，确保浆材的各性能达到工程预定浆液注浆要求，从而得到浆液配合比；

步骤(4)，利用步骤(3)中得到的浆材配合比进行现场注浆试验，根据注浆试验结果综合评价浆材是否满足工程要求，若满足工程要求，能达到填充地层的效果，则可确定最终同步注浆浆材配合比；若不满足工程要求，则调整相应浆材性能值继续反推浆液配合比或改变外加剂配比，重复步骤(2)-(4)，直到满足工程要求，获得最终同步注浆浆材配合比。

进一步地，所述预测模型为：