富水岩溶越江盾构隧道注浆材料试验与应用研究

考虑传统材料难以同时满足富水岩溶充填注浆与后续盾构掘进要求,研制一种环保型可控膏状注浆材料(TGM)。通过大样本室内试验,测试TGM材料的主要性能参数及其在岩溶水下浆材的特性,最后将研究成果成功应用于长沙地铁3号线水下岩溶越江盾构隧道注浆工程。研究结果表明:研制的TGM材料具有凝结时间快、屈服应力增长迅速、流动度高、析水率低、结石体收缩率小以及早期强度起效快,后期强度适中等特点;当注浆材料黏土原浆相对密度为1.30,水固比1∶1,添加剂a掺量1%,添加剂b掺量0.15%时,TGM材料的主要性能最优;岩溶水流速低于1 m/s,留存率可达75%以上,岩溶水养护条件下结石体完全压滤后12 h抗压强度可达2MPa,90 d抗压强度8 MPa,渗透系数低至10-7 cm/s,微观结构显示内部呈明显的块团状稳定结构。通过现场注浆应用表明,TGM材料能有效填充水下岩溶,浆液与岩溶充填物胶结紧密,渗透系数降至4.7×10~(-5) cm/s,后续盾构掘进过程无异常突变情况,盾构机姿态可控,注浆与掘进效果达到预期。可以预见,TGM是一种比较理想的水下岩溶越江盾构隧道注浆材料。