中交隧道工程局有限公司福州地铁二号线第八标段项目经理部 350011
摘要：本文结合笔者福州市轨道交通2号线工程BT项目工程工作的实践经验，通过试验检测进行分析，将淤泥质砂性渣土应用到盾构同步注浆中，确定了淤泥质砂性盾构渣土同步注浆浆液的理论配合比，旨在加强地铁工程项目的质量管理，缩短工程工期及节约工程成本，以期能够为地铁工程提供参考和借鉴。
关键词：同步注浆；试验检测；淤泥质砂；配合比。
1引言
盾构渣土往往被当做废弃的土需要运输到指定的渣土区，费时费力的同时还增加了工程的成本。盾构渣土取决于盾构所掘进土层的土质，紫阳站-五里亭站盾构区间的土质大部分为淤泥质砂，呈深灰色，流塑为主，局部软塑，饱和，以粘粒为主，局部夹1～2mm粉细砂层，层状砂与淤泥厚度比为1/10左右，局部含有腐烂植物碎屑，有腥臭味，摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性低。
紫阳站-五里亭站盾构区间的盾构渣土由于含砂量大，经合理的配合比调试后可以满足同步注浆浆液的要求从而加入同步注浆浆液中替换原配合比中的砂，既能减少出土量从而缩短工程工期，又能节约工程造价成本，对整个工程来说起到了积极的作用。
2工程背景
紫阳站为福州地铁2号线的地铁车站之一，车站是从2015年10月1日开始动工，分别于2017年1月和4月满足紫阳站~五里亭站盾构区间右线和左线的盾构始发条件开始盾构掘进工作。紫阳站~五里亭站区间从紫阳站始发后沿着福马路向东走行，区间隧道北侧有王庄派出所、五里亭农贸市场、鸿业公寓、易佰连锁旅店、市榕桥达汽车修理有限公司、东华苑、帝景花园、福州美术印刷厂和部分民宅等，南侧有花都集团、明阳东都、福建富士通软件有限公司，市晋安区行政服务中心、海西茶城、鼓山农机厂、神龙汽车公司、福州市粮食运输有限公司等。盾构掘进途径建筑物多，地下结构环境复杂，为施工增加不小的难度。左线区间长度843.860米，右线区间长度874.239米，左右线盾构均从紫阳站向五里亭站推进。盾构机采用广州海瑞克、徐工集团凯工重工机械有限公司生产的海瑞克土压平衡盾构机EPB-6450及EPB-6450H，编号为中交15号、16号进行本区间的盾构掘进工作。每台每天平均能掘进8环，理论最大出渣量为40m3/环。
图1：紫阳站—五里亭站盾构区间施工线路概况图
3采用的基本原理
根据施工图纸要求，盾构法施工盾构推进时，须对盾构外径及衬砌外径间的环形空隙进行同步压注单液浆，浆液密度不小于1.8g/cm3，稠度为120～160mm，7天的抗压强度R7不小于0.15MPa，28天的抗压强度R28不小于1.0 MPa。经委托有资质的检测单位出具的同步注浆配合比设计报告如下：
表1. 同步注浆配合比设计报告数据
同步注浆配合比中的水泥，品种等级P.O42.5，厂家为金牛水泥有限公司，比表面积362m2/kg，初凝时间202min，终凝时间262min，抗压及抗折强度均符合普通硅酸盐水泥42.5指标要求；粉煤灰，F类II级，厂家为华能实业有限公司，符合F类II级技术指标要求；砂，细度模数2.2，含泥量1.6，堆积密度1360kg/m3；膨润土，厂家为漳浦鑫强矿产有限公司，符合钠基膨润土技术要求。拌和用水，饮用水。配合比为水：水泥：砂：粉煤灰：膨润土=4.00：1.00：9.17：4.96：0.66，浆液密度1.94 g/cm3，稠度为122mm，7天的抗压强度R7=0.84MPa，28天的抗压强度R28=1.20 MPa，符合图纸设计要求。
盾构渣土经检测得出含砂量为69%，含水量为26%，含泥量3.2%，渣土含砂量较高，可以替代同步注浆中的砂及部分粉煤灰的用量，为了能够满足同步注浆的性能要求，采用已验证的原有配合比调整出淤泥质盾构渣土同步注浆的理论配合比。
4原材料及试验仪器情况
4.1水泥:
水泥选用福州金牛水泥有限公司生产的金牛牌P.O42.5级水泥，经试验检测，其技术指标经检测结果如下表：
4.3粉煤灰
粉煤灰选用华能实业有限公司生产的II级F类粉煤灰，经试验检测，其技术指标经检测结果如下表：
4.6试验仪器情况
试配配合比之前应先准备好所需要的试验仪器，所准备的试验仪器如下：
5配合比计算
5.1 试配强度
Fm，o=k*f2
施工水平按一般情况处理k值取1.2，f2=1MPa
Fm，o =1.2*1=1.2MPa
5.2水泥用量
C试=1000(Fm，o-β）（α*Fce） α取3.03，β取-15.09，
Fce为水泥实测强度值54.6MPa
C试=1000*（1.2+15.09）/（3.03*54.6)=98kg
5.3水的用量
以原配合比为依据，保证水灰比不变
W原/C原= W试/C原=398/98
W试= 98*392/98=392kg
5.4 淤泥质砂性渣土及粉煤灰的用量
以原配合比为依据，淤泥质砂性渣土含砂量69%，保证砂浆中砂的用量899kg，
A试= S原/69%=899/69%=1303kg
FA试=FA原-（A试-S原）=486-（1303-899）=82kg
5.5膨润土的用量
与原配合比用量相同
B试=B原=65kg
5.6 试配配合比
MW试:MC试: MA试: MFA试: MB试=392:98:1303:82:65
=4.00:1.00:13.30:0.84:0.66
5.7 以初步配合比为基准配合比，依照规范要求计算另外两组配合比的水泥用量在基准配合比上分别加减10%，计算的配合比如下：
5.7.1增加的水泥用量10%，计算各材料用量
MW试:MC试: MA试: MFA试: MB试=392:108:1303:82:65
=3.63:1.00:12.06:0.76:0.60
5.7.2减少的水泥用量10%，计算各材料用量
MW试:MC试: MA试: MFA试: MB试=392:88:1303:82:65
=4.45:1.00:14.81:0.96:0.74
整理得出的试配配合比如下表:
表8：试配配合比
6配合比试配及校正
本次试配按10L的同步注浆量分别对三组试配配合比进行试配，材料用量及砂浆工作性能如下表：
表9：材料用量及砂浆工作性能
配合比校正：
依照规范要求对所得的三组试配配合比进行校正，实测表观密度与理论表观密度差值的绝对值均未超过理论值得2%，即不做校正。
7配合比选取
通过计算三组试配配合比的工作性能均能满足设计要求，分别将三组试配的配合比制作成70.7*70.7*70.7mm标准抗压试块，放入标准养护室中进行养护，检验其7d、28d的抗压强度值，见下表：
序号1配合比28d抗压强度值为1.18MPa未达到试配强度1.2MPa，顾舍去；根据规范要求，选择符合强度要求且水泥用量较低的配合比做为理论配合比，序号2、序号3的配合比所有指标均符合施工图纸的要求，序号2相比序号3的配合比水泥量小，所以选取序号2为理论配合比。
8总结
通过计算和试验操作得出了同步注浆的理论配合比，说明淤泥质砂盾构渣土在盾构同步注浆上通过合理的试配可以到达设计要求从而得到合理的应用，既能减少出土量从而缩短工程工期，又能节约工程造价成本，对整个工程来说起到了积极的作用。
参考文献：
[1] JGJ/T 98-2010 砌筑砂浆配合比设计规程[S].
[2] JGJ/T 70-2009 建筑砂浆基本性能试验方法标准[S].
[3] 朱旭.对砂浆试配强度的探讨[J].山西建筑.2009(12).
论文作者:张志彬,孙凡皓
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/29
标签：盾构论文; 渣土论文; 紫阳论文; 用量论文; 淤泥论文; 水泥论文; 注浆论文; 《防护工程》2017年第27期论文;