Soil-cement mixture properties and design considerations for reinforced excavation

soil-cement is a mixture produced by grouting or mixing cement with soils. This paper reviews and discusses the general classifications of grouting techniques and the suitability of their applications.The mechanical properties of soil-cement mixture and the influence of sodium silicate added are discussed. Design considerations for deep soil mixed wall(DSMW) for excavation support and vault arch for tunnelling stabilisation are presented. Parameters for the numerical analysis of soil-cement mixture are evaluated and recommended.

Experimental Research on Performances of Dry-grinding Fine Cement for Grouting

The performances of dry grinding fine cement (DFC) in grouting procedure were experimentally studied.The measurement of its fineness and simulated test for injectability showed that this DFC could be used to inject rock mass with micro fissure.In order to improve the grouting quality,the water cement ratio and discarding time of slurry should be controlled precisely.If the water cement ratio is over 2∶1 in slurry that is made from DFC,it is not suitable to grout.Finally,the influence of different mixing times on strength of hydrated cement made from the DFC is explained by microstructure analysis with SEM.

透明砂土基本特性及其在注浆模型试验中的应用

透明土技术为可视化监测土体内部变形、渗流提供了有效手段,充分认识透明土透明度的影响因素是该技术发展的基础,亦是实现注浆模型试验浆液扩散可视化的前提。采用熔融石英颗粒和混合矿物油配制透明砂土,通过调整混合矿物油配比、熔融石英颗粒粒径、环境温度获得透明砂土。配制与标准砂级配相近的透明砂土,测试了透明土与标准砂的基本物理力学性能,并开展了大尺寸透明砂土注浆模型试验。结果表明:混合矿物油配比、熔融石英颗粒粒径对透明砂土透明度影响显著;混合矿物油折射率对温度较敏感,折射率随温度的升高而降低;与标准砂级配相近的透明土透明度较高,物理力学特性与标准砂相近,该透明砂土实现了注浆模型试验浆液扩散过程的可视化。研究成果对促进透明土技术发展及其在注浆模型试验中的应用具有借鉴意义。

可用于自保温外墙的陶粒泡沫混凝土生产工艺试验研究

为解决建筑节能问题,研究提出了一种新型无机保温材料即陶粒泡沫混凝土,但当前大部分陶粒泡沫混凝土采用的是将泡沫浆料和陶粒混合搅拌的制备方法,该方法不可避免地会出现陶粒上浮现象,导致陶粒分布不均匀,从而降低其强度和保温效果。研究提出了一种密封模具压力注浆的方法,根据密封模具压力注浆法的制作工艺并提出了配套的陶粒泡沫混凝土配合比设计计算方案,并结合试验进行了验证。研究表明,可根据提出的配合比设计计算方案,调节各原材料的配合比,达到陶粒泡沫混凝土的设计干密度目标,为后期的工程实际应用推广提供了理论参考。

富水粉细砂层盾构同步注浆复合浆液配比试验

为提高富水粉细砂地层盾构同步注浆的效率和质量,精准控制管片上浮位移,进行配比试验以期得到对富水地层具有良好适应性的浆液。基于常规惰性浆液通过单因素试验,确定出高分子材料羟乙基纤维素(HEC)和聚羧酸(PC)两种外加剂的掺量范围,然后采用正交试验,对水胶比、水玻璃、羟乙基纤维素和聚羧酸4因素3水平的试验结果进行极差分析,得到流动性好、凝胶时间可控、结石率高的复合浆液配合比。结果表明,针对富水粉细砂地层的复合浆液最佳配比为:水胶比0.8(A2),水玻璃掺量30%(B2),PC掺量0.1%(C1),HEC掺量0.2%(D2),这一配比在保证流动性(稠度10~12 cm)、凝胶时间(90~150 s)、结石率(97.53%)和抗压强度(2.63 MPa)的同时,优化了浆液的抗水分散性和经济性。采用推荐浆液配比进行同步注浆,管片的上浮位移可以控制在20 mm以内,满足规范要求。

天津地区盾构施工同步注浆浆液地层适配性

针对天津地区典型软土地层盾构隧道工程,对同步注浆的单液活性浆液配比进行分析,通过层次分析法、熵值法分析得到浆液性能指标权重。结果表明:水胶比、膨水比对浆液稠度影响较大;水胶比、胶砂比对浆液凝结时间影响较大;水胶比、膨水比对浆液泌水率影响较大;水胶比对浆液抗压强度影响较大;水胶比和胶砂比对浆液固结收缩率影响较大。通过博弈论组合权重法分析发现浆液凝结时间、抗压强度的权重最高,密度权重最低。通过优劣解距离法对浆液进行筛选,得到了适用于天津软土地层的同步注浆浆液配比。为天津地区盾构隧道同步注浆浆液配比提供借鉴。

缓凝型水泥浆液配合比优化及锚孔浆岩界面特性影响研究

针对预应力锚杆后张法施工中自由段浆液流动性和缓凝效果差的工程难题,提出使用标准型聚羧酸减水剂作为掺加剂以实现水泥浆液缓凝并提高其工作性能,探究其对锚孔浆岩界面特性的影响。采用室内试验、SEM电镜扫描等手段,结合Matlab多目标优化等方法,对掺加减水剂的缓凝型水泥浆液的锚固性能及配合比优化展开研究,得出适用于预应力锚杆自由段的注浆材料及其最优配合比,并与现行规范推荐配合比进行锚孔横断面结石特性对比试验。研究结果表明:1)随着水灰比增大,水泥浆液的流动度和凝结时间增大,体积结石率和抗压强度减小;随着减水剂掺量的增大,水泥浆液的流动度和凝结时间增大,体积结石率减小,减水剂对浆液抗压强度影响较小;2)未掺加减水剂时,浆液结石体致密性随着水灰比的增大而降低,掺加减水剂使得浆液结石体表面局部存在相对较大尺度的孔或孔隙,对宏观结石体强度有一定影响;3)通过Matlab多目标优化方法推荐了缓凝型水泥浆液最优配合比为水灰比0.3,减水剂掺量1.85%,相关性能参数符合规范要求,且流动度与抗压强度较规范推荐配合比分别提升了72.3%和107%;4)浸水围岩会弱化浆岩界面的抗剪强度,因此在锚杆灌浆过程中保证横断面结石率有利于提高浆岩界面的抗剪强度,本文提出的最优配合比浆液抗剪强度优于规范推荐配合比浆液。

袖阀管注浆用套壳料配合比优化

套壳料质量的好坏是决定袖阀管注浆成功与否的关键。为确定适用于袖阀管注浆用套壳料的最优配合比,开展了水、水泥、膨润土、水玻璃等材料不同占比下的室内试验并进行套壳料微观结构分析。水灰比对套壳料抗压强度影响最显著,水灰比越大,套壳料抗压强度越小;膨润土和砂在一定程度上可以提高套壳料前期抗压强度,但对后期强度基本不产生影响;水灰比越小,套壳料初、终凝时间越短,水玻璃对缩短套壳料终凝时间更显著;膨润土含量以及砂的存在对套壳料凝结时间基本不产生影响。

基于电阻率响应的裂隙岩体粉煤灰注浆效果研究

注浆可以封堵孔隙裂隙,加固岩体,提升岩土体工程性质,但注浆体扩散范围与注浆效果往往难以直观观察。针对此问题,提出利用浆液中掺和的硅酸钠、粉煤灰等材料,监测电阻率变化来检验注浆效果的方法。通过测试不同硅酸钠与粉煤灰掺和物配比、不同角度的裂隙倾角、饱水与干燥状况下灰岩注浆后电阻率的变化,探索不同注浆条件下电阻率响应问题。研究发现:随着硅酸钠添加量的增加,电阻率明显降低,且其对导电性能的提升优于粉煤灰;随着裂隙倾角的增加,结石体样品的电阻率呈降低的趋势,裂隙角度越大电阻率降低的幅度越大;饱水状态下样品电阻率比干燥状态下样品的电阻率低。

装配式建筑套筒用灌浆料的配制与性能研究

灌浆料直接影响套筒灌浆接头的性能,为制备力学性能好、成本低、绿色环保的套筒用灌浆料,本文在对硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥进行复配的基础上,使用机制砂、粉煤灰、矿粉等材料,以流动性和抗压强度为指标,设计了正交试验。结果表明:水胶比是影响灌浆料流动性和抗压强度的关键因素;套筒灌浆料最优配比为:水胶比0.23、胶砂比1.0:0.8、粉煤灰掺量10%、矿粉掺量4%、机制砂取代量25%,其中胶凝材料中硫铝酸盐水泥的掺量为20%。对灌浆料进行试配:各项性能均优于JG/T 408-2019的性能指标,用于实际工程中,灌浆接头的力学性能符合JGJ 355-2015要求。

软弱地层盾构渣土制备同步注浆浆液及工程应用

依托苏州市轨道交通8号线隧道工程,采用软弱地层盾构渣土制备同步注浆浆液以减少渣土排放。基于室内试验,测试了渣土浆液的强度、初凝时间、稠度、泌水率等指标,并通过现场试验,将渣土浆液用于盾构隧道壁后注浆。结果表明:渣土浆液能够满足同步注浆浆液性能要求,软土地层盾构渣土可以通过调节配比等方法改善其性能,证明了利用软土地层中土压平衡盾构渣土制备同步注浆浆液的可行性。渣土浆液已用于苏州轨道8号线盾构掘进过程中同步注浆,能较好地控制盾构沉降及管片上浮。盾构渣土制备同步注浆浆液可减少每公里盾构成本约75万元,降低10%渣土排放量,具有良好的经济和环保效益。

地铁盾构泥浆制备同步注浆材料的性能研究

基于某地铁盾构施工产生的盾构泥浆再利用问题,采用盾构泥浆全替代砂,同时掺入减水剂、早强剂、微硅粉、纤维等材料设计并制备了同步注浆材料,采用正交试验法研究了减水剂掺量(1.0%~2.5%)、早强剂掺量(3%~6%)、微硅粉掺量(10%~25%)对同步注浆材料稠度和抗压强度的影响。结果表明:经优化调整得到的同步注浆材料的最佳配合比为盾构泥浆2000 g、水泥500 g、聚丙烯纤维1 g、减水剂5 g、早强剂25 g、微硅粉125 g、水987.2 g,此时,同步注浆材料的稠度、抗压强度等指标均满足工程要求。

富水软弱地层常压开仓综合施工技术

本文依托广州市某轨道交通工程,为避免双仓式泥水盾构在富水软弱地层盾构掘进作业中出现堵管、堵仓现象和影响掌子面稳定的不理想现象,提出针对富水软弱地层条件下盾构掘进常压开仓的新施工技术。该技术通过对加固及开仓位置地质分析与泥水平衡的压力控制,采用惰性注浆+丙烯酸盐化学注浆双重加固,实时控制注浆压力、配方、粘度以及混合比,分析地面沉降数据,通过抽芯取样等方式检测浆液的稳定性和可挖性,增强其支护性能以保证人员安全开仓换刀,加装新型搅拌棒,充分搅拌处理堆渣堆积的问题。研究表明:(1)新技术可使掌子面更为稳定,地面沉降值与速率远优于传统做法;(2)形成了新的高强度骨架网格固结体,提高土体加固、砂层堵水性能及稳定作用,保障开仓过程中的安全稳定;(3)新型搅拌棒可极大解决浮渣漂浮导致的堵管堵仓现象,研究成果可为盾构富水砂层提供有效的施工指导。

粉-水高压喷射桩设备研制与技术开发

文章在总结传统高压旋喷法和粉体搅拌法实践经验和优缺点的基础上,创造性地将2种工法结合,提出了粉-水高压喷射技术,以充分发挥高压旋喷法的高压水切割拌和和粉体搅拌法的干法输送技术优势。通过工作机理分析、设备研制和现场成桩试验,对粉-水高压喷射技术的可行性、主要影响因素和实施效果进行研究。研究结果表明:粉-水高压喷射技术能够有效弥补传统高压旋喷法和粉体搅拌法的不足,在提高水泥土加固体强度、减少地面泥浆污染和水泥浪费、提高地层适应性方面表现突出;同一地层下,钻具提升速度和喷射方式是影响成桩直径的关键参数,而水泥掺入比和似水灰比是影响桩身强度的关键参数;可通过智能施工设备实时、动态调整钻具提升速度和粉喷量,提高粉-水高压喷射技术的地层适应性和加固效果。

软土地基改良技术在道路工程中的应用

针对软土地基加固中的施工难点,探讨了几种常见的地基加固方案,如软土地基置换法、排水固结法以及复合桩型加固法。解决了道路工程中软土地基加固的难点问题,提高了施工的效率和质量。通过对软土地基加固技术在实例中的应用分析可知:高压旋喷桩技术和钉形水泥搅拌桩技术能对市区道路中的软土地基进行有效的加固,在施工过程中具有环境影响小、施工速度快等优点。加固后的软土地基可以承受较大的荷载作用,为道路提供长期稳定的支撑。

三轴搅拌桩组合高压旋喷桩入岩落底式止水帷幕施工技术

某房建深基坑工程支护形式采用排桩+落底式止水帷幕,场地地质条件上部为富水深厚砂层,下部为强风化岩层,止水帷幕需穿透强风化岩0.5 m,以隔断强透水层。通过对地质情况及现有设备条件分析,采用大功率桩机先行施工三轴搅拌桩,养护后进行桩体质量抽芯验证,再针对不同缺陷程度采用高压旋喷桩分别进行补强的组合工艺施工止水帷幕。基坑开挖结果表明,该落底式止水帷幕效果良好,能有效隔断强透水层,与灌注排桩结合形成深基坑支护结构体系具有较高的经济性、适用性。

水泥搅拌桩和高压旋喷桩在道路软基处理中的应用与分析

福建省地处中国东南部的沿海地区,其西北部以大量低山、丘陵为主,东南部分布较多的冲积平原,呈依山傍海态势。其中,厦门、泉州、福州等省内沿海城市大量分布着近代沉积的软土地层、深厚淤泥和淤泥质黏土层。为了提高地基承载力,减少地基沉降变形,保证道路路基的稳定性,水泥搅拌桩和高压旋喷桩是该地区工程设计中常见的道路软基处理方式。闽台大道项目位于福建省福清市江镜镇,沿线路基存在大量深厚淤泥,且路线走向下穿高压线走廊。根据项目的具体地质情况、软土层深度和现场建设条件,采用上述2种桩型进行了软基处理方式的比较。首先根据规范要求进行参数计算;然后进行现场钻芯试验、复合地基静载荷试验等多项试验,并比较了理论计算结果和试验结果的差异,分析了水泥搅拌桩、高压旋喷桩的优势和劣势;最后总结出了2种桩型的适用情况。

无收缩灌浆料多目标逐级设计与性能评价研究

提出了水泥基灌浆料多目标逐级优化设计方法,从复合水泥最佳比例、粉体外加剂与水泥的适应性、掺合料对灌浆料强度性能的影响、膨胀剂对灌浆料膨胀率性能的影响、胶砂比对灌浆料性能的影响等角度,确定灌浆材料关键配合比参数,调整优化并综合评价灌浆材料的性能表现。研究结果表明,采用水料比为0.13、硫铝酸盐水泥占复合水泥的7%、减水剂掺量为0.7%、膨胀剂用量为41.2 kg/t、胶砂比为1∶1.2的用量配制出的灌浆料,其综合性能最佳。

深厚泥炭质土软基条件下的老码头改扩建

泥炭质土因其有机质含量高、含水量高、压缩性高、强度低、固结慢等特点,加固处理难度较大,严重危害工程安全。依托某境外老板桩码头改造项目,针对其存在深厚泥炭质土软基、堆场面积狭小、老码头结构破损严重、改造空间受限、边改造边运营等突出特点,拟定多种改扩建平面和结构方案。从码头运营、结构可靠性、经济性和施工难度等方面分析各方案优缺点,最终提出适应深厚泥炭质土软基条件下老码头改扩建工程的推荐方案,并分析了施工过程中关键技术难点及注意事项,可为类似工程提供借鉴。

圆砾泥岩复合地层泥水盾构下穿房屋沉降控制技术研究

圆砾泥岩复合地层中盾构微扰动施工控制是岩土工程实践中面临的难题。南宁地铁1号线盾构下穿友爱居民小组面临圆砾与泥岩复合地层的挑战,首先对泥水盾构泥浆性能指标进行优化,采用现场试验确定了富水圆砾地层袖阀管注浆加固浆液配合比;利用自动化监测系统对盾构下穿房屋的沉降进行实时监控,并借助及时通讯工具实现穿越施工中信息化施工;定义圆砾泥岩复合地层盾构开挖面内泥岩高度与盾构机刀盘直径的比值为复合比λ,分析掘进参数平均值随λ的变化规律。通过现场实测结果表明:袖阀管注浆能够有效的控制建筑物沉降,自动化监测能够实时反映盾构推进导致房屋变形,为施工反馈控制提供依据,泥水盾构在圆砾泥岩复合地层中会遇到开挖仓压力波动过大,刀盘扭矩、推力增大,贯入度降低等现象。当λ≤0.15上述现象基本不发生;当0.15≤λ<0.6时,参数平均值波动最剧烈,对沉降控制十分不利;当λ≥0.6时,扭矩和总推力进一步增大,但开挖仓压力波动情况稍弱而贯入度会进一步降低。要以盾构开挖仓压力控制为指标而非追求推进速度,提高转速、降低泥浆黏度是减少参数波动的有效手段。