根据北京地区的地质条件、工程特点以及现有盾构机的型式，浆液应具备
以下性能：
1）具有良好的 长期稳定性及流动性 ，并能保证 适当的初凝时间 ，以适应盾
2）具有良好的 充填性能 。3）在满足注浆施工的前提下，尽可能
早地获得 高于地层的早期强度 。
4）浆液在地下水环境中， 不易产生稀释现象 。
5）浆液固结后 体积收缩小，泌水率小 。
6）原料来源丰富、经济 ，施工管理方便，并能满足施工自动化技术要求。
7）浆液 无公害，价格便宜 。
2.2.2. 注浆材料
为了保证壁后注浆的填充效果，施工中结合现场条件和盾构机自身注浆系
统的配置，选取了两种单液浆组成以便进行对比优选：
a
成分：水泥、粉煤灰、细砂、膨润土（钠土）和水；
2）以生石灰、粉煤灰为主剂的惰性浆液
b
成分：生石灰、粉煤灰、细砂、膨润土（钠土）和水。
浆液组成 a 以水泥作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料，
浆液组
成 b 以粉煤灰作为提供浆液固结强度和调节浆液凝结时间的材料。
其中浆液组成 b
中使用的 粉煤灰 可以改善浆液的 和易性 （流动性），生石灰 能增加浆液的 粘度，并
有一定的 固结作用 ，膨润土 用以减缓浆液的材料分离，降低泌水率
，还具有一定
的防渗作用。 砂在两种浆液中都作为 填充料 。
2.2.3. 浆液配比及性能测试
在确定浆液配比时， 先根据相关资料， 确定了两种浆液的各种材料的基本用量，
然后结合浆液站调试，每种配比生产一定方量，并对浆液性能进行相关的性能测
试，从而对配比单进行筛选，保留能够生产出合格浆液的配比，以便今后用于施
工。按测试配比拌制出的浆液送到试验室进行了主要性能
指标的测试。根据配比
单和浆液配合比试验报告中的测试
数据 ，绘制出浆液流动度、稠度和分层度随时
间变化的对比曲线。由图 2
-2 中可知， 水泥浆液 （配比 1、2、3）的流动性略优于惰性浆液 （配比
4、5、6、7、8）。但两类浆液随时间的变化趋势略有不同，
水泥浆液的流动性随
时间推移下降幅度较大，而惰性浆液的流动性保持平稳
。
根据测试结果还可得知，与水泥浆液相比，以
生石灰、粉煤灰为主剂的浆液
的凝结时间较长 ，在 10～12 小时左右。考虑到盾构掘进过程中一些不可避免的停
机（如管片拼装、连接电缆、风管安装、机器维护保养、盾构机临时停机、电路
故障等），若浆液的初凝时间较短，则增加了停机期间发生堵管的可能性，增加额
外的清洗工作，并影响盾构的继续掘进。因此，浆液合理的初凝时间应与盾构掘
进施工一个工班的时间接近，这样可以在每班结束时再安排浆液输送管路的清理
工作，既不影响盾构连续施工，又保证能及时清理管路，
避免堵管现象的发生，
选用惰性浆液更为可靠 。
惰性浆液在主要 成分加量不变 的情况下，只需调节添加剂的加量 就能有效地控
制、调节浆液的性能。在施工过程中，可以比较方便地对浆液的性能进行调整，
以适应不同地层、不同掘进进度对浆液性能的要求。
通过上面的分析比较，试验段施工最终选定采用以生石灰、粉煤灰为主料的
惰性单液浆作为盾构施工壁后注浆的材料。
2.3 注浆工艺参数的确定
2.3.1 注浆量的计算
壁后注浆量 Q，通常可按下式估算： Q=Vα
式中， V 为理论空隙量， α为注入率。
北京地铁五号线试验段采用的土压平衡盾构机刀盘直径
6.20m，而预制钢筋混
凝土管片外径为 6.0m，则理论上每掘进一环，盾构掘削土体形成的空间与管片外
壁之间的空隙的理论体积为： V=0.25×π×（6.22-62）×1.2=2.298m3。
注入率 α的主要影响因素包括注入压力决定的压密系数
α1、土质系数 α2、施工损耗系数 α3 和超挖系数 α4。
则α=1+α1+α2+α3+α4
每环实际注浆量可根据地层和施工损耗等情况选取相应的注入率。
2.3.2 注浆压力的确定
北京地铁五号线土压平衡盾构机在盾尾处设有四个浆液注入点，
盾尾同步注浆
的压力因浆液注入点位置的不同而不同。盾尾四个注浆点的位置和相互关系如图
2-8 所示（图中尺寸仅为示意） 。
经计算得出盾构拱顶水土压力， 管道中的压力损失在盾构机厂内组装时已测定，
则 A1、A4 点处注浆压力理论计算值为
拱顶水土压力 +管道中的压力损失
最大注入压力为
（拱顶水土压力 +管道中的压力损失）× 1.25
最小注入压力为
（拱顶水土压力 +管道中的压力损失）× 0.75
A2 和 A3 点处注浆压力理论计算值为
拱顶水土压力 +管道中的压力损失 +侧压力系数× γ’×H+γ水×H
则最大注入压力为：
（拱顶水土压力 +管道中的压力损失 +侧压力系数× γ’×H+γ水×H)×1.25
最小注入压力为：
（拱顶水土压力 +管道中的压力损失 +侧压力系数× γ’×H+γ水×H）×0.75
实际操作过程中，可根据以上理论计算所得结果分别设定
A1、A2、A3、A4 点
的注浆压力。
