一种盾构法隧道壁后同步注浆浆液分离度的检测方法

技术领域

本发明属于试件分离度计算技术领域，具体涉及一种盾构法隧道壁后同步注浆浆液分离度的检测方法。

背景技术

目前同步注浆浆液质量控制存在六方面问题：一是设计文件最多有强度要求，不小于1.0MPa或2.5MPa，有的要求稠度作为流动度控制指标。二是建设单位几乎没有要求，部分业主要求有第三方配合比设计报告。三是浆液过稀，只考虑流动性能，其他指标基本不考虑。四是浆液拌制过程计量精度控制粗糙，计量系统无定期检定，未实行定期自动校准制度。五是原材料或预拌盾构注浆料进场不检验、无检验报告。六是由于同步注浆浆液质量不合格引起的质量病害，未引起各方重视。

经调研发现，各施工单位的同步注浆浆液过稀，主要是考虑施工方便，易于泵送，但产生的危害巨大。一是浆液过稀，盾尾浆液窜浆流失到压力舱导致盾尾空隙填充不饱满，管片环顶部易出现空洞；当地层裂隙水较多时，盾尾大量水流入压力舱，水压过大导致喷涌。二是浆液过稀，盾尾空隙充填不饱满，易导致地表沉降过大，周边建筑物开裂或者管线破损。三是浆液过稀，浆液无法及时充填盾尾空隙，管片上浮导致管片错台或管片开裂。四是浆液过稀，浆液无法及时充填盾尾空隙，缺少侧向水平抗力，导致隧道水平直径的收敛变形过大，严重影响隧道结构安全。现在成形隧道的保护，已经成为一个严重的问题。

同步注浆浆液里面有中细砂，浆液过稀中细砂沉淀，必然会造成浆液上下密实度不均匀，上下强度相差较大。为有效评价浆液上下密实度不均匀的程度，经借鉴大量评价材料不均匀程度的方法，特发明一种盾构法隧道管片壁后同步注浆浆液分离度的检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构法隧道壁后同步注浆浆液分离度的检测方法，旨在解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

包括以下步骤：

S1：先制作出分离度试模，再通过漏斗将制备均匀的浆液倒入分离度试模内，制作出水化反应中期试件；

S2：静止室温养护3天，减少外部扰动，保证浆液发生水化反应，而后脱模、分切、编号、浸泡和称重；

S3：按照指定的计算公式套入计算分离度值。

作为本发明一种优选方案：

所述S1的具体步骤为：

(1)加工制作分离度试模。由筒身和底座两部分组成，筒身为一根长30cm内径7cm壁厚2.5mm的75PVC管，底座与筒身同材质，底座由一个筒身对应尺寸的PVC管盖和一个外径12cm的PVC管盖组成。用U-PVC优质快速胶粘剂将筒身、筒身对应尺寸的PVC管盖、外径12cm的PVC管盖粘合，在底座中心钻取一个直径1cm圆孔。

(2)制作出分离度试模后，在分离度试模的内壁均匀涂刷上脱模剂，其目的是快速将试件进行成型，避免脱模时与分离度试模发生粘连，然后在筒身内侧底座圆孔处放置一圆形纸片，使其与脱模剂充分渗透，其一是用于隔开浆液，其二是避免浆液从底部孔位处渗漏，完成原始试模的制作；

(3)准备试件浆液和一长管型注料漏斗；

(4)此时需要事先把分离度试模稳固放置在水平桌面上，保证试模无倾斜，将长管型注料漏斗插入分离度试模筒腔底部，将浆液从长管型注料漏斗顶部缓慢倒入分离度试模内，应当注意的是：所倒入的浆液高度要覆盖至试模上口截面，其中多余的浆液部分需要用刮刀刮平；

试件浆液的制作比例是：期初采购用P.O42.5、Ⅱ级粉煤灰、冶金球团用钠基膨润土、细砂在拌和站加水拌制而成的截锥流动度为172mm的同步注浆浆液，配方为：水泥、粉煤灰、钠基膨润土、细砂和水配方比为：180:410:90:600:530。

(5)等待水化过程：成型过程中人员应减少扰动试模，保证试件的自然凝固(此过程是水化反应的塑形最前期)。

至此浆液倒入分离度试模过程完毕；

作为本发明一种优选方案：

S2的具体步骤为：

(1)初期浆液自然发生水化反应，会因为浆液稀疏，后续硬化3天会产生浆液(试件)体积一定回缩。

3天时脱模，倒置试模，外部空气会随着底部圆孔的位置进入(气体形成筒内外气压的平衡，顺利完成脱模)，而后成型试件会缓慢从管口脱出，看到试件前端从管口脱出后，人工再用手掌面轻轻托住试件，使其有一托举力分散掉不平衡的承压力，至此脱模完成；

(2)人工用小锯刀均匀锯成三等份试件，在切割前先用皮卷尺在试件外壁表面做尺寸测量标记用马克笔画切割线，或人工用肉眼估算三等份等长的试件至此三等份试件切割完毕；

切割好后接着再进行编号(1、2、3这样的编号或者写上段、下段)，加以编号过程完成；

切割出三等份的原因：考虑到由于重力作用浆液中固体颗粒向下沉积，会造成浆液不同部位均匀性的差异，因此通过上部三分之一段试件表干密度、下部三分之一段试件表干密度的绝对差值与平均值的比值差异程度来表征分离度。

(3)中期将锯切后的上三分之一段和下三分之一段试件依次置于水中，浸泡时长2小时(水内承装的器皿用常规的铁盆或水桶即可)，要求是浸泡的水面要高于试件不少于5cm(看到试件可以完全浸没在水内即可，因试件浸泡有吸液特性所以要多放水)，浸泡完成后再将试件从水桶中取出。

(5)从水中取出上部三分之一段试件，用毛刷先轻轻刷去试件表面的松软易剥落颗粒，用浸水天平称取水中质量，用拧干的湿毛巾轻柔擦拭试件表面亮迹水，立即称取空气中质量。

(6)记录称重数据M

(7)从水中取出下部三分之一段试件，用毛刷先轻轻刷去试件表面的松软易剥落颗粒，用浸水天平称取水中质量，用拧干的湿毛巾轻柔擦拭试件表面亮迹水，立即称取空气中质量。

(7)记录称重数据M

分别记录数据(以下是式中所需要的重要数据记录，请依按照操作顺序做数据统计)：

一、上部三分之一段试件水中质量记作M

二、上部三分之一段试件空气中质量记作M

三、下部三分之一段试件水中质量记作M

四、下部三分之一段试件空气中质量M

作为本发明一种优选方案：

(1)通过公式计算浆液的分离度指标。

计算公式如下：

γ

γ

(2)式中：

M

M

M

M

γ

γ

R-分离度，％；

(3)应当注意的是：M

(4)至此数据记录套入公式再进行分子分母除法运算再x100得出的结果就是浆液分离度，单位：％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)当所放置的浆液较稀形时，形成一定强度后会自身体积收缩，试模倒置后空气会从底座圆孔处进入，会自动缓慢脱出完整试件，避免试件损坏，实现可重复利用的目的，节省了人力和机械力，方便快捷；

2)采用的投料机构和投料漏斗用于实现了对于所放置的物料的介入式的连接，设有的入料开槽和方形料筒底端接入，进而达到了对于同步注浆浆液的快速注入并且与之塑形，采用的同步注浆工法：在盾构掘进过程中，与盾构掘进施工同步进行的、通过盾尾注浆管向超挖间隙注入浆液的施工工艺，同步注浆是盾构施工关键工序，合理的施工工艺选择和优质的同步注浆浆液是盾构掘进施工安全的重要保证，确保管片衬砌的早期稳定性，防止管片处于无支撑力的浆液环境中，使管片发生位移变形，防止管片上浮过大导致的错台，确保管片拼装质量，三是浆液硬化体将作为盾构隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力，将地下水与管片相隔离，作为盾构隧道衬砌结构保护层、加强层，避免或减缓地下水对管片的侵蚀，应具有一定的耐久性能；

3)分离度指标小的浆液，表明浆液中的颗粒悬浮，不沉淀，这样的浆液可使盾尾空隙一次性填充饱满，减少二次注浆时间和注浆成本，节约工期，提高经济效益。分离度指标小的浆液，可提高浆液硬化物的抗渗性能、抗氯离子渗透性能、抗硫酸盐侵蚀等结构耐久性能，杜绝盾构隧道运行时期的病害；

4)按照标准件的方式做最小的材料损耗得到地跌盾构壁后方最标准试件分离度数据。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的流程图之一；

图3为本发明的流程图之二；

图4为本发明的计算表格示意图之一；

图5为本发明的计算表格示意图之二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-5，本发明提供以下技术方案：

包括以下步骤：

S1：先制作出分离度试模，再通过漏斗将制备均匀的浆液倒入分离度试模内，制作出水化反应中期试件；

S1的具体步骤为：

(2)加工制作分离度试模。由筒身和底座两部分组成，筒身为一根长30cm内径7cm壁厚2.5mm的75PVC管，底座与筒身同材质，底座由一个筒身对应尺寸的PVC管盖和一个外径12cm的PVC管盖组成。用U-PVC优质快速胶粘剂将筒身、筒身对应尺寸的PVC管盖、外径12cm的PVC管盖粘合，在底座中心钻取一个直径1cm圆孔。

(2)制作出分离度试模后，在分离度试模的内壁均匀涂刷上脱模剂，其目的是快速将试件进行成型，避免脱模时与分离度试模发生粘连，然后在筒身内侧底座圆孔处放置一圆形纸片，使其与脱模剂充分渗透，其一是用于隔开浆液，其二是避免浆液从底部孔位处渗漏，完成原始试模的制作；

(3)准备试件浆液和一长管型注料漏斗；

(4)此时需要事先把分离度试模稳固放置在水平桌面上，保证试模无倾斜，将长管型注料漏斗插入分离度试模筒腔底部，将浆液从长管型注料漏斗顶部缓慢倒入分离度试模内，应当注意的是：所倒入的浆液高度要覆盖至试模上口截面，其中多余的浆液部分需要用刮刀刮平；

试件浆液的制作比例是：期初采购用P.O42.5、Ⅱ级粉煤灰、冶金球团用钠基膨润土、细砂在拌和站加水拌制而成的截锥流动度为172mm的同步注浆浆液，配方为：水泥、粉煤灰、钠基膨润土、细砂和水配方比为：180:410:90:600:530。

(5)等待水化过程：成型过程中人员应减少扰动试模，保证试件的自然凝固(此过程是水化反应的塑形最前期)。

至此浆液倒入分离度试模过程完毕；

S2：静止室温养护3天，减少外部扰动，保证浆液发生水化反应，而后脱模、分切、编号、浸泡和称重；

S2的具体步骤为：

(1)初期浆液自然发生水化反应，会因为浆液稀疏，后续硬化3天会产生浆液(试件)体积一定回缩。

3天时脱模，倒置试模，外部空气会随着底部圆孔的位置进入(气体形成筒内外气压的平衡，顺利完成脱模)，而后成型试件会缓慢从管口脱出，看到试件前端从管口脱出后，人工再用手掌面轻轻托住试件，使其有一托举力分散掉不平衡的承压力，至此脱模完成；

(2)人工用小锯刀均匀锯成三等份试件，在切割前先用皮卷尺在试件外壁表面做尺寸测量标记用马克笔画切割线，或人工用肉眼估算三等份等长的试件至此三等份试件切割完毕；

切割好后接着再进行编号(1、2、3这样的编号或者写上段、下段)，加以编号过程完成；

切割出三等份的原因：考虑到由于重力作用浆液中固体颗粒向下沉积，会造成浆液不同部位均匀性的差异，因此通过上部三分之一段试件表干密度、下部三分之一段试件表干密度的绝对差值与平均值的比值差异程度来表征分离度。

(3)中期将锯切后的上部三分之一段和下部三分之一段试件依次置于水中，浸泡时长2小时(水内承装的器皿用常规的铁盆或水桶即可)，要求是浸泡的水面要高于试件不少于5cm(看到试件可以完全浸没在水内即可，因试件浸泡有吸液特性所以要多放水)，浸泡完成后再将试件从水桶中取出。

(4)从水中取出上部三分之一段试件，用毛刷先轻轻刷去试件表面的松软易剥落颗粒，用浸水天平称取水中质量，用拧干的湿毛巾轻柔擦拭试件表面亮迹水，立即称取空气中质量。

(5)记录称重数据M

(6)从水中取出下部三分之一段试件，用毛刷先轻轻刷去试件表面的松软易剥落颗粒，用浸水天平称取水中质量，用拧干的湿毛巾轻柔擦拭试件表面亮迹水，立即称取空气中质量。

(7)记录称重数据M

(8)分别记录数据(以下是式中所需要的重要数据记录，请依按照操作顺序做数据统计)：

一、上部三分之一段试件水中质量记作M

二、上部三分之一段试件空气中质量记作M

三、下部三分之一段试件水中质量记作M

四、下部三分之一段试件空气中质量M

S3：按照指定的计算公式套入计算分离度值。

(1)通过公式计算浆液的分离度指标。

计算公式如下：

γ

γ

(2)式中：

M

M

M

M

γ

γ

R-分离度，％；

(3)应当注意的是：M

(4)至此数据记录套入公式再进行分子分母除法运算再x100得出的结果就是浆液分离度，单位：％。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。