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论创新技术与理论不被理解与难以尽快推广的缘由(三):同步注塑性双液浆与浮力

 王国义 2024-02-15 发布于河北
         笔者优化的朗肯主动和被动土压力计算公式、聚合物通用渣土改良方法、同步注塑性双液浆以及综合起来提出的渣土改良、中盾注泥、同步注塑性双液浆通用盾构施工技术就被许多人甚至盾构技术人员不理解,进而难以推广,下文详细论述下不被理解与难以推广的缘由。
        由于是详述,希望让非本专业的人也能理解,还是分几个章节来论述。
        一、优化的朗肯主动与被动土压力计算公式
        二、通用渣土改良方法
        三、同步注塑性双液浆
        四、通用盾构施工技术

        三、同步注塑性双液浆与浮力
       随着盾构掘进,同步注浆至管片与开挖面之间的缝隙(见下图),防止地表沉降。但大部分同步浆液为流塑状态,同步浆液对管片的浮力远大于管片自重等向下的作用力,造成管片与管片之间产生错台,进而造成管片破损与渗漏水,严重的影响到隧道质量,影响盾构施工进度。为此,许多盾构专家与学者都在研究如何有效降低管片所受浮力。

        笔者通过近十年的研究,从同步浆液建议注水泥水玻璃浆、浆液中加入黄原胶到同步注塑性双液浆,同步注塑性双液浆的成功应用实际上是对浮力的本质认知,只要真正理解了浮力也就理解了塑性双液浆无浮力的原因。
        1、现今同步浆液现状
        现今大部分盾构同步浆液都采用可凝性水泥浆或惰性浆液,由于盾构同步浆液完全凝固时间较长,一段时间浆液对管片的浮力远大于管片自重及负载向下作用力,导致管片上浮,造成管片错台、破损与渗漏水,进而影响盾构施工进度与隧道质量。
        2、个人对管片浮力的认知历程
        2004年刚开始进行盾构施工时,为防止管片上浮,按照常规传承下来的操作是在盾尾后方4~5环位置管片上方背后注入水泥水玻璃双液浆防止管片上浮,这时才知道水玻璃(38玻美度按照1:1兑水):水泥浆(水灰比1:1)体积比按照1:4~1:3凝固时间是最快的,大约为7秒。2014年成都地铁7号线有部分地层为泥岩,担心管片上浮严重,要求同步浆液中在盾尾注浆管前方加入水玻璃,但经常堵塞盾尾注浆管,很难防管片上浮。2015年试验在同步浆液中加入黄原胶,黄原胶的假塑性非常强,希望能够防管片上浮,但由于个人未想清楚,虽然论文发表了,但一直未应用于实践。2016年研究在盾尾注浆管前加入聚丙烯酰胺水溶液,采用双液浆,双液在盾尾注浆管前混合,在盾尾注浆管中浆液由流体增稠为塑性体(论文发表于隧道建设期刊),2020年应用于成都轨道交通19号线二期工程17台盾构机上,实践证明塑性体浆液浮力很小,管片上浮得到控制。
        3、浮力的理解
        浮力的定义:浸在液体内的物体会受到液体竖直向上的作用力叫浮力。浮力实际上也是力,是液体对浸在其内固体的作用力,是液体对固体向上与向下作用力的差值。大家都知道液体有浮力,固体无浮力,但岩土或重塑土浮力计算认知就不一样了,许多专家与学者由于认为太沙基有效应力原理水土分算是正确的,那么对塑性体来说就是浮力与屈服力的平衡,将弱结合水认为还是有浮力的。但此种认知又与现实中许多现象不相符,导致争议不断。
        实际上水分子与固体颗粒之间由于距离很短吸引力作用或聚合物的粘合作用,失去了水分子自由流动的特性,与固体颗粒一起构成重塑土,水分子已经是弱结合水,具有各向异性特性,已经不存在浮力了。这样理解就很好解释了。与笔者上文的渣土改良的认知实际上是同种认知。技术是相通的,理解了渣土改良实际上也就理解了塑性状态同步浆液无浮力的认知了。

        4、不被理解与难以推广的缘由

        同步浆液无浮力很多人都理解为尽快凝固,将水玻璃联系在一起。固体无浮力是大家的认知,但尽快凝固会导致现今盾尾注浆管堵塞。塑性体无浮力现还不被大多数人所理解。

        笔者通过简易试验证明,塑性体是无浮力的,实践证明也是无浮力的,管片上浮量很小。

        单液浆塑料杯中需要加入大量水才能平衡,说明单液浆有浮力。
塑性双液浆塑料杯中不需加水也不上浮,说明双液浆无浮力。
技术就是这样,我讲许多次,你不理解还是认为不对。所谓难者不会,会者不难,这是这个道理!!!

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