專利名稱：適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井部分的淤泥土水泥注漿的制作方法
適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井部分的淤泥土水泥注漿技術領域
本發(fā)明屬于土木工程技術領域，具體是涉及市政工程、基坑工程、港口碼頭工程的 飽和軟粘土地基處理用的一種經濟高效可靠的軟土支護加固新技術領域，特別是涉及一種 適用于城市軟土地層人行過街地道淺埋暗挖法中豎井部分淤泥土注漿的增強節(jié)材水泥。
背景技術：
我國的基礎設施建設已進入大發(fā)展時期，位于軟土地區(qū)的城市建設在飛速發(fā)展， 人們也越來越重視地下空間的開發(fā)利用。各種形式、各種用途的地下空間正在世界各大城 市中得到開發(fā)利用，并產生了大量的地下開挖工程。雖然地下工程施工技術有了很大的發(fā) 展，但仍不可避免會引起地層的擾動，導致周圍地層應力場的變化和變形及引起地表沉降， 這種現象在飽和軟粘土地層中尤為顯著。
近些年來，由于交通迅猛的發(fā)展，我國大部分城市的交通處于一個瓶頸階段。中心 城區(qū)的行人步行系統(tǒng)還不完善，突出表現在密集的行人、狹窄的人行道，行人與機動車、 非機動車爭道現象日趨嚴重。為了確保人行安全和改變城市景觀，很多城市大力開展了地 下人行通道的建設，在東南沿海城市建設中表現的尤為突出。人行過街地道的建設與一般 的地鐵隧道和基坑開挖工程有所不同。地下過街地道底部標高大多設計得較淺，因此地道 工程一般屬淺埋結構，而且通常位于鬧市區(qū)，在軟土地層中修筑地下工程的施工方法主要有盾構法、明挖法、頂管法、淺埋暗挖法 等。如采用明挖法，顯然對地面交通影響很大；如采用盾構法，前期工程復雜、造價很高；而 淺埋暗挖法能較大程度減少對環(huán)境的影響，保證交通暢通和地下管線的正常使用，而且造 價與盾構法相比，接近節(jié)省盾構法費用的一半，為地下工程建設開辟了一條有效的新途徑。
淺埋暗挖法是以加固處理軟弱土層為前提，特別是對東南沿海地區(qū)地下水位高、 土質以淤泥為主，這樣一來軟土土體的加固，預注漿能否有效改善軟土性能是淺埋暗挖 法施工成敗的關鍵技術。對飽和軟粘土地區(qū)，特別是淤泥土為主的東南沿海地區(qū)，由于特殊 地質條件及地下水位較高的影響，淺埋暗挖法應用范圍受到一定限制，而且施工速度比較 慢。淺埋暗挖法開挖地下人行地道主要包括豎井開挖與水平通道開挖，本發(fā)明人通過大量 的室內試驗，研究采用不同的水泥土配合比，對高含水量的淤泥土在不同的水泥土摻外加 劑配合比加固后其抗壓強度性狀與剪切強度性狀，找到了合理節(jié)材前題下富水軟土地區(qū)淺 埋暗挖法豎井部分淤泥水泥土注漿加固新配方，采用該新配方進行注漿噴錨構筑法建井可 以規(guī)避淤泥地層常用的SMW樁+型鋼內支撐圍護建井(后者占用場地大、噪音大、影響臨近 地下管線)，使傳統(tǒng)的噴錨構筑建井方法在軟土淤泥地層也能有效應用，這樣就使得淺埋暗 挖法在是以以淤泥為主的軟弱土層中也能很好使用。發(fā)明內容
發(fā)明的目的是為了克服現有技術對軟土淤泥地層采用傳統(tǒng)的噴錨構筑建井方法在水泥注漿技術存在的缺點和不足，而提供一種適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井 部分的淤泥土水泥注漿。
為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是按質量分數計水水泥 干土粉 生石膏粉 硅粉 水玻璃 復合外加劑24. 50-26. 50 份； 10份；32. 70 份； 0. 60 份 0. 50 份 0. 50 份 0. 125 份
進一步設置是所述的復合外加劑包括有以下組分，按質量份數計三乙醇胺 木質素磺酸鈣 氯化鈣 氯化鎂 明礬
進-1份； 1. 5 份； 6份； 9份； 7. 5 份。-步設置是所述的生石膏粉為白色干粉，其中SO3含量42. 5%，比表面積3500 cm2/g ；所述硅粉其主要成分為Si02、Ca0，分子量60. 09，是白色粉末，能溶于氫氟酸或堿中， SiO2, CaO的質量份數分別為30%、6% ；所述水玻璃模數為2. 4以上。
進一步設置是所述的復合外加劑的具體組分為 無水氯化鈣，分子量110. 99，白色粒狀物，含量> 96. 0% ； 六水合氯化鎂，白色結晶體，含量> 98. 0% ；明礬，無色透明結晶體；含量彡99. 2% ；三乙醇胺，無色、粘稠液體，平均分子量147. 0-149. 0，純度彡99% ； 木質素磺酸鈣，淡黃色粉末，木質素含量> 55%0
進一步設置是所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級為R32. 5或以上等 級，且水泥的3d、7d、28d抗壓強度分別為21. 9MPa、34. 2MPa、48· 8MPa以上。
本發(fā)明相較于現有技術，其優(yōu)勢在于采用這種淤泥土水泥注漿進行噴漿，針對富水軟土地區(qū)淤泥土性特點，在室內試驗中 經過多次試驗，確定在合理節(jié)材時淤泥土水泥注漿增強最佳配合比為“水泥(摻量18%) + 生石膏粉(為水泥的6%) +硅粉(為水泥的5%) +水玻璃(為水泥的5%及100%)+復合外 加劑(為水泥的1. 25% ) ”。該新配方不但明顯提高水泥土抗壓強度、及抗壓早期強度(早強 對注漿噴錨構筑法建井的實施很重要)，而且較大幅度地提高水泥土的抗剪強度，通過有效 提高注漿土體的抗剪性能，確保采用淺埋暗挖法開挖時豎井部分土體的穩(wěn)定性。
本發(fā)明工藝所加固的軟粘土是淤泥，天然含水量為70. 12%，液限為51. 2%，塑限為 21. 3%，；水泥漿水灰比為0. 80。
本發(fā)明的優(yōu)點在于采用多種化學材料混合搭配，在充分分析它們增強機理后采 用室內正交試驗與多組數(20組)對比試驗，找到的最佳配方。該配方在抗剪強度方面做出 了突出的努力，能較大提高淺埋暗挖法開挖時土體的穩(wěn)定性。由于地道上為一般為正在通行的主干路，其上過往車輛多，荷載大，地道施工是在連續(xù)不斷的活荷載作用下進行，同時 由于埋深淺，易出現地面沉降過大影響現有車輛的通行。該配方的實施，可以在一定程度上 減少地面沉降，也就是減少對路面及路面結構的影響。另外與常規(guī)水泥注漿(水泥摻量考慮 18%)相比，可節(jié)約造價約35%，節(jié)省工期；適應于環(huán)境復雜的城市地區(qū)，從技術和經濟的角 度都具有很強的競爭力。
本發(fā)明是針對高含水軟土層中人行地道豎井開挖建設中的關鍵技術展開，本專利 的實施將淺埋暗挖法技術向超淺埋、大斷面、多種地層和復雜地質條件中推廣應用。
本發(fā)明的注漿方法是按單管施工考慮，與傳統(tǒng)的錨管水泥漿注漿施工方法相比， 僅需要事先按比例將水泥、生石膏粉、硅粉攪拌均勻，并將水玻璃、py2復合外加劑事先融于 自來水中，其他均相同。
下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步介紹。


圖1本發(fā)明實施例溫州淤泥土最優(yōu)組配方典型的抗壓強度變化規(guī)律曲線圖；注圖1中曲線從上往下依次為第20組(水泥21%)、第9組、第16組、第18組、第6組；圖2本發(fā)明實施例溫州淤泥土每組配方的的45天抗壓強度變化曲線圖；圖2中第0 組為原數據中的第Ia組(2)，其中第l、la、12、19組水泥含量為15%，第3、20組水泥含量為 21%,其余均為18% ；圖3本發(fā)明實施例溫州淤泥土新配方典型的抗剪強度變化規(guī)律曲線圖。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不 能理解為對本發(fā)明保護范圍的限定，該領域的技術工程師可根據上述發(fā)明的內容對本發(fā)明 作出一些非本質的改進和調整。
實施例1 土樣取自溫州市甌海區(qū)某工地，并取埋深4. 05m處的淤泥土樣，與三乙醇胺、木質素磺 酸鈣、氯化鈣、氯化鎂、明礬等5種化學外加劑組合成3種復合外加劑py i、py2、py 3，與由 水玻璃、生石膏粉、硅粉等3種化學材料組合而成的4種外摻劑(外摻劑1、外摻劑2、外摻劑 3、外摻劑4)，再與濕土重的15%、18%、21%的水泥進行各種比例的組合。考慮現場施工是將 水泥漿噴入軟土中，水灰比0. 80僅是方使施工之用，水泥漿噴入軟土中混合后水泥土的真 正水灰比是接近淤泥土含水量與水泥量之比，因此本試驗實際用水是7. 50份(僅比天然含 水量增加0. 50份)。
因目前還沒有專門適合水泥土室內抗壓強度試驗的試驗機，本試驗采用建材試 驗室砂漿試模(7.07CmX7.07CmX7.07Cm)和小壓力砂漿試驗機。烘干土樣在碾磨機上碾 碎，過篩后將事先按比例稱好的上述材料和自來水按一定順序放入攪拌鍋內，用攪拌鏟人 工拌和均勻，然后分兩次裝入試模，分別用直徑25mm鋼筋擊振50次，刮平試模，蓋上塑 料布。試塊成型后在20C下養(yǎng)護24h脫模，放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護2d拆模，脫模后放入標準養(yǎng)護室，分別按3、7、14J8、45d齡期進行養(yǎng)護。
配制原料及配比同權利要求書說明。
(1).抗壓強度對比試驗結果與分析抗壓強度試驗結果見附表1。表中第Ia組為基準配方，表中每試樣編號均有3個試 塊做正交試驗，其中數值為3個試塊的平均值。
權利要求
4中適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井部分的淤泥
1.一種適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井部分的淤泥土水泥注漿，其特征在于 包括以下組分，按質量分數計水水泥 干土粉 生石膏粉 硅粉 水玻璃 復合外加劑
2.根據權利要求1所述的-土水泥注漿，其特征在于所述的復合外加劑包括有以下組分，按質量份數計三乙醇胺1份；木質素磺酸鈣 1. 5份； 氯化鈣6份；氯化鎂9份；明礬7. 5份。
3.根據權利要求1或2所述的一種適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井部分的淤 泥土水泥注漿，其特征在于所述的生石膏粉為白色干粉，其中SO3含量42. 5%，比表面積3500 cm2/g ；所述硅粉其主要成分為Si02、CaO,分子量60. 09，是白色粉末，能溶于氫氟酸或堿 中，SiO2, CaO的質量份數分別為30%、6% ； 所述水玻璃模數為2. 4以上。
4.根據權利要求2所述的一種適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井部分的淤泥 土水泥注漿，其特征在于所述氯化鈣為無水氯化鈣，分子量110. 99，白色粒狀物，含量> 96. 0% ； 所述氯化鎂為六水合氯化鎂，白色結晶體，含量> 98. 0% ； 明礬，無色透明結晶體；含量彡99. 2% ；三乙醇胺，無色、粘稠液體，平均分子量147. 0-149. 0，純度彡99% ； 木質素磺酸鈣，淡黃色粉末，木質素含量> 55%0
5.根據權利要求1所述的一種適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井部分的淤泥 土水泥注漿，其特征在于所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級為R32. 5或以上等 級，且水泥的3d、7d、28d抗壓強度分別為21. 9MPa、34. 2MPa、48. 8MPa以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了適用于飽和軟粘土地區(qū)人行過街地道豎井部分的淤泥土水泥注漿以及復合外加劑，本發(fā)明通過大量室內正交試驗，發(fā)現在以淤泥為主的溫州軟土水泥土中摻入多種復合外加劑與復合外摻劑，可以較大幅度地改變淤泥水泥土的抗壓、抗剪性能。這對城市富水軟土地區(qū)人行過街地道豎井部分的建設具有重要意義。本發(fā)明在室內大量正交試驗的基礎上，找到了富水軟土地區(qū)淺埋暗挖法施工豎井部分的軟土加固經濟新配方。采用這種新配方進行預注漿方法，能有效改善富水軟土淺埋土層的地質條件，為人行過街地道淺埋暗挖法施工的順利完成提供可靠的保證。
文檔編號C04B28/00GK102030508SQ201010557180
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權日2010年11月24日
發(fā)明者余闖, 吳荷君, 潘林有, 錢國鋒 申請人:潘林有