[发明专利]一种适用于富水砂层的盾构隧道同步注浆浆液

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于富水砂层的盾构隧道同步注浆浆液。属于盾构隧道施工建筑材料技术领域。

背景技术

盾构同步注浆技术是指盾构掘进过程中边掘进边注浆，管片脱出盾尾的同时，在一定的注浆压力下，把适量注浆材料压注到盾尾空隙内，因其能够及时充填壁后建筑空隙，所以对控制盾构施工引起的地层沉降效果较好，而且注浆施工便捷，目前被广泛采用。

盾构隧道施工同步注浆浆液的主要作用是及时充填盾尾建筑空隙，控制地层沉降，浆液的主要控制指标是充填性能好、凝结时间适中、泵送性好等，对浆液的试块强度要求不高。针对富水砂层的特点，同步注浆浆液除具有上述特点以外，还应具有保水性好、抗水分散性好、塑流性好等特征。目前国内在用的同步注浆浆液主要有三种：传统惰性浆液、单液可硬性浆液和双液浆。但是此三种浆液在富水砂层中应用存在诸多问题，应用效果不理想。传统惰性浆液以粉煤灰、膨润土和砂为主要原料，虽然流动性好，便于注浆，但其缺点明显，浆液易离析，抗水分散性差，后期强度低，在富水砂层中应用会造成浆液流失严重，对于控制沉降效果较差。单液可硬性浆液以水泥、粉煤灰、膨润土和砂为主要原料，此种浆液虽然早期强度高，但是浆液易离析，抗水分散性也较差，同样会造成浆液流失，并且容易堵管，同样不适用于富水砂层中盾构同步注浆。双液浆以水泥、水玻璃、粉煤灰、膨润土和砂为主要原料，此种浆液虽然不易离析，抗水分散性好，但是施工控制较复杂，容易堵塞注浆浆管路，而且管路清洗困难，不利于长距离施工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有盾构隧道同步注浆浆液的缺点，提供一种适用于富水砂质地层的盾构同步注浆浆液，该浆液具有保水性好、抗水分散性好、不易离析泌水率小（泌水率<5%）、体积收缩小（体积收缩率<5%）、塑流性好（浆液的初始坍落度在24～26cm之间，3小时内坍落度不小于20cm，8小时内坍落度不小于16cm；6小时内流动度不小于220mm）、不易堵管、凝结时间适中（8~14h）、密度大（>1.8g/m³）、适于长距离输送等特点，对控制沉降效果突出。由于其抗水分散性好、保水性好、稳定性好，不易离析、不易堵管，因此特别适用于长距离富水砂层的盾构隧道施工。

浆液配制方法简单，配料成本低，浆液质量易控制，具有良好的经济效益和社会效益。本浆液以坍落度为主要控制指标，坍落度按照24~26cm来控制，凝结时间按照8~14小时控制。

本发明的盾构同步注浆浆液的主要原料组分包括消石灰粉、膨润土、粉煤灰、中细砂、聚苯乙烯粉末、硅粉、水、减水剂、改良剂和引气剂。石灰在水环境下主要以Ca(OH)₂的形态存在，它除了具有活性可与粉煤灰、硅粉等反应外，还是重要的凝结材料，可以与浆液中的细砂颗粒相互粘结，增加浆液的悬浮稳定性。粉煤灰在水环境下与CaO化合生成水硬性固体物质以及CSH胶体物质，石灰可提供过饱和Ca(OH)₂环境，同时作为钙质材料参与同粉煤灰中活性SiO₂和A1₂O₃以及硅粉中活性较高Si0₂的水化反应生成胶凝体，在有石膏存在的条件下，水化物（水化铝酸钙）进一步反应生成AFt或AFm胶凝体。加入聚胺类高分子聚合物增稠粘合剂能够进一步改进浆液的保水性、稳定性和抗水分散性能。

但是因为没有水泥的参与，浆液中的水化反应速率较慢，能够保证浆液具有较长的凝结时间，浆液试块的强度也较低，因此浆液的抗水分散性好、保水性好、稳定性好，不易离析、不易堵管。

本发明的盾构隧道同步注浆浆液材料的重量配比（kg/m³）具体为：

消石灰粉：30~80；粉煤灰：250~700；膨润土：50~120；中细砂：800~1200；硅粉：0.5~10；减水剂：1~6；改良剂：1~5；引气剂：1~3；水：260~350。

浆液材料的重量配比按照kg/m³计：还包括聚苯乙烯粉末：0~5。

浆液材料的重量配比按照kg/m³计：四正丙基锆酸酯0~5。

浆液材料的重量配比按照kg/m³计：消石灰粉：35~70；粉煤灰：500~650；膨润土：60~100；中细砂：900~1100；聚苯乙烯粉末：1~3；硅粉：1~3；减水剂：2~4；改良剂：1.5~3；引气剂：1~3；水：280~340。

浆液材料的重量配比按照kg/m³计：