盾构隧道壁后注浆材料配比优化及浆体变形特性研究

论文摘要

盾构施工技术在我国重大地下工程的应用越来越广泛,已经成为了城市地下铁道建设的主要方法。使用盾构法施工时,对盾尾空隙进行壁后注浆是盾构施工的必备及关键工序,通过充填盾尾空隙以达到主动控制地层沉降及地层应力释放的目的,从而减少隧道周围地层位移和地表沉降。当前关于盾尾空隙壁后注浆的研究主要集中在数值分析方面,而其中对注浆参数的选取过分依赖于人为的经验和统计规律,对于壁后注浆体在硬化的过程中受注浆压力作用下的变形规律认识仍不明确。因此本文针对南水北调中线穿黄隧道盾构法施工中的细砂地层,进行了注浆材料的优化配比试验,并研制了浆体收缩试验装置和大型浆体压力消散试验模型对注浆后浆体在压力作用下的变形特性进行了试验研究。主要研究内容如下: (1) 针对南水北调中线穿黄隧道中细砂土质,采用均匀设计的试验方法,进行了壁后注浆材料的配合比优化试验研究,为工程上选取最适宜的浆液配比提供了基础。并探讨了注浆材料各组分对浆液性能的影响,研究结果表明膨润土和减水剂的掺量会显著影响浆液的各项性能。 (2) 研制了浆体体积收缩实验装置,比较系统地研究了浆液注入盾尾空隙后浆体的变形规律,探讨了注浆压力、注浆材料对注浆体变形规律的影响,提出了反映浆体变形规律的数学模型。 (3) 研制了大型壁后注浆单元模型实验设备,利用该设备进行了壁后注浆浆体压力消散试验,并对周围土体为粘土和砂土的浆体压力消散规律进行了对比分析,将试验结果与由浆体变形模型推算得到的压力变化规律相比较,证实了前面提出的浆体变形模型的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 盾构法隧道发展概况
• §1.2 盾构施工法特征
• §1.3 盾尾空隙壁后注浆研究现状
• §1.4 盾尾壁后注浆问题的提出和研究的意义
• §1.5 本文主要工作
• 第二章 盾构隧道壁后注浆施工方法
• §2.1 盾尾壁后注浆目的
• §2.2 盾尾壁后注浆材料
• §2.3 盾尾壁后注浆施工工艺
• §2.4 盾尾壁后注浆施工关键参数
• 第三章 壁后注浆材料配合比优化试验研究
• §3.1 壁后注浆材料配合比均匀试验设计方案
• §3.2 试验成果及分析
• §3.3 壁后注浆材料优化配合比
• 第四章 壁后注浆浆体变形试验研究
• §4.1 浆体体积收缩试验
• §4.2 试验成果及分析
• §4.3 浆体变形模型
• 第五章 壁后注浆压力变化试验研究
• §5.1 壁后注浆单元模型试验
• §5.2 试验成果及分析
• §5.3 浆体压力消散规律的验证
• 第六章 总结与展望
• §6.1 总结
• §6.2 展望
• 参考文献
• 致谢