厦门翔安海底隧道富水砂层注浆试验(6)

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3716 岩石力学与工程学报 2007年

力学过程。物理化学过程包括浆液材料的凝结和硬化机制、浆液的流变性能等。流体力学过程包括浆液沿注浆管及在被注载体中沿孔隙、裂隙或空洞的流动扩散规律。对这两个过程的研究，最终是为了了解注浆后结合体(被注载体与浆脉)的渗流特性和力学特性。

和注浆有关的水包括注浆浆液中的水和注浆环境中的水[7

，8]

。注浆浆液中水的作用，对固粒灌浆

材料来讲，掺加的水主要起2种作用：

(1) 载运作用。在固粒灌浆材料中加入水，使固粒材料在水中分散构成悬浮液，借其流动而压送到孔隙中去。而后，一部分水从浆液结石中析出，这部分水可称为析出水，它仅起载运浆液的作用。

(2) 化合作用。浆液中的一部分与固粒灌浆材料，主要是水泥起化学反应及水化作用，使浆液凝固变成具有一定密实性和强度的结石，封堵裂隙，这一部分水称为化合水。

注浆环境中的水主要起如下作用：

(1) 对化学浆液来说，注浆环境中的水可与化学浆液起化学反应。

(2) 对固粒材料和化学材料起到稀释作用。 (3) 产生水压力，为浆液的扩散提供水压力边界。

(4) 为浆脉的养护提供环境。

从试验结果可以看出，海水减缓了浆液强度上升的速度，同理也可以推测在海水中浆液的初凝时间也会增加。正因为浆液的初凝时间增加，浆液的流动增强，所以在海水中浆液的扩散半径较大，扩散不均匀。由此也可以看出，海水主要是通过化合作用对注浆产生影响，为减弱海水的影响也必须由此入手。

现有的研究资料[9

～13]

表明，海水对水泥浆材的

性质确实会产生很大的影响，但对其影响机制的研究还不够，而且只是集中在对纯水泥浆材的研究上，对复合浆材的研究还未开始。大部分关于机制方面的研究[14

，15]

都是针对混凝土如何抗海水腐蚀的，这

显然与海水对注浆的影响有很大的不同，因而这方面的研究工作亟待加强。 2.6 注浆工艺与参数的确定

通过总结发现，该处地层正常注浆压力应该为

0.2～0.3 MPa。本砂层中注浆影响范围较大，为保证注浆的均匀性，注浆影响半径可定为1.0 m，钻孔按照梅花形布置，孔间距可定为1.7 m，排距可定

为1.5 m，单孔注浆量可确定为4.2 m3。

注浆过程中，应做到慢快结合，反复注入，间隔进行，浅深交替。慢——保持浆液的均匀扩散，不发生串浆；快——压密均匀扩散的浆液，提高结石的致密性。初注——充填大的孔隙；复注——充填小的孔隙。1序孔——形成扩散边界；2序孔——完成整体固结。浅——封闭上部串浆通道，深——提高注浆压力，加固土岩结合部。

慢速可控制在10 L/min，快速可控制在30

L/min，注浆速度不宜超过此速度，平均注浆速度保持在20 L/min左右。注浆压力宜控制为0.2～0.3

MPa，初注时不应将注浆压力长时间保持为0.5 MPa以上，复注时注浆压力可适当提高。

本段富水砂层的注浆特点主要表现为，因富含海水而造成浆液扩散的不均匀性和浆液被大量的稀释。对现有的注浆工艺可进行如下2个方面的改进：

(1) 采用抗分散性好的浆液，或者提高水泥浆的浓度，采取先浓后稀的方式，促进浆液均匀的扩散。

(2) 为保证浆液的均匀渗透，可适当提高钻孔的密度。

3 结 论

正在建设中的厦门翔安海底隧道的注浆经验表明，海水对注浆效果的影响是很严重的，即使采用淡水拌合浆液，环境中海水的影响还是超出了想象。

虽然混凝土在海水中的抗腐蚀性能已经被大量地研究，但其机制和海水对注浆效果影响机制有着很大的不同。

现有的研究结果表明，海水的影响主要表现在

4个方面：(1) 增加了浆液的初凝时间；(2) 大幅度地降低了结石的强度，并延缓了养护期中结石强度上升的速度；(3) 极大地稀释了浆液，降低了浆液的抗分散性；(4) 加剧了浆液的不均匀扩散。

参考文献(References)：

[1]

韩占波，张民庆. 圆梁山隧道溶洞段动水砂层注浆施工技术[J]. 隧道建设，2003，23(6)：41–43.(HAN Zhanbo，ZHANG Minqing. Construction technology of grouting in sand layer with flowing water in karst cavity of Yanliang mountain tunnel[J]. Tunnel Construction，2003，23(6)：41–43.(in Chinese))