[发明专利]一种盾构高性能同步注浆改性剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种盾构高性能同步注浆改性剂及其制备方法与应用，盾构高性能同步注浆改性剂，由以下组分组成：减水剂1‑1.5%，增稠剂3‑4%，防冻剂0.5‑1.0%，余量为水；所述减水剂为HSB脂肪族高效减水剂；所述增稠剂为由膨润土和羟丙基甲基纤维素组成，膨润土和羟丙基甲基纤维素的质量比为1:0.8‑1.2。改善同步注浆浆液的和易性、抗稀释性、抗冲散性，减小同步注浆的体积收缩率，使同步注浆在负温条件下仍能施作，该高性能同步注浆改性剂使得同步注浆浆液能够及时提供强度、密实填充盾尾空隙。该同步注浆改性剂是由几种绿色无害的成分组成，在改善同步注浆质量的同时，不会对盾构施工周边环境造成污染。

技术领域

本发明涉及泥水平衡盾构施工材料领域，具体涉及一种盾构高性能同步注浆改性剂及其制备方法与应用。

背景技术

泥水盾构掘进时，管片和周围土体之间会有一定的空隙，此时为了抑制周围土体变形和控制地面沉降，需要向盾构机盾尾空隙内不间断地注入一种能够在规定时间内提供一定强度的注浆材料，起到充填支撑作用，即为盾构同步注浆。盾构同步注浆种类很多，但最为常用的是单液注浆，同步注浆的质量是保证盾构隧道安全、耐久的关键，但是由于地下水和地下其它不确定性因素的存在，使普通的同步注浆存在以下问题：①同步注浆浆液的和易性差，当流动性增大时，会出现离析现象，当流动性减小时，又不利于长距离泵送；②当地下水丰富时，同步注浆浆液极易稀释，浆液被地下水冲散导致水泥及细微成分大量流失，实际注浆质量达不到预期效果；③浆液硬化后体积收缩率大，使得盾尾空隙不能完全填充；④在寒冷条件下，同步注浆施作后易发生冻融破坏。

现有技术中的注浆材料一般是通过加入体积膨胀剂来消除浆液硬化后所带来的体积收缩率大，使得盾尾孔隙无法完全填充的问题。掺用膨胀剂后，对注浆浆料的搅拌、注浆等都有严格的要求，搅拌不均匀时，会造成硬化后的浆液变形不均匀导致开裂加剧。同时，在注浆浆液中加入膨胀剂后，还会出现浆液硬化后支撑强度下降的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种盾构高性能同步注浆改性剂及其制备方法与应用。该注浆改性剂可以改善同步注浆浆液的和易性、抗稀释性和抗冲散性，减小同步注浆的体积收缩率，使同步注浆在零度以下的温度条件下仍能施作。该高性能同步注浆改性剂使得同步注浆浆液能够及时提供强度，并密实填充盾尾空隙。此外，该同步注浆改性剂是由几种绿色无害的成分组成，在改善同步注浆质量的同时，不会对盾构施工周边环境造成污染。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种盾构高性能同步注浆改性剂，由以下组分组成：减水剂1-1.5％，增稠剂3-4％，防冻剂0.5-1.0％，余量为水；

所述减水剂为HSB脂肪族高效减水剂；

所述增稠剂由膨润土和羟丙基甲基纤维素组成，膨润土和羟丙基甲基纤维素的质量比为1:0.8-1.2。

HSB脂肪族高效减水剂，是一种绿色高效减水剂，掺量1％-2％即可减水15％-20％，加入减水剂可改善同步注浆浆液的和易性，减少离析。经过试验发现，该减水剂可有效减小同步注浆浆液的体积收缩率，使浆液硬化后仍能具有较好的填充性。

所述增稠剂中的膨润土能使同步注浆浆液具有较好的固结性能，且膨润土吸水后能提高浆液粘度，提高浆液的保水性；羟丙基甲基纤维素能够使同步注浆浆液的粘稠度提高，达到保水增稠的效果，进一步起到抗水分散的作用。当膨润土和羟丙基甲基纤维素按照质量比例大约为1:1进行复配时，能够有效地起到抗地下水分散的作用，并且还不会影响同步注浆浆液的和易性和强度等性能。

在改性剂中加入防冻剂，能使同步注浆浆液在负温下硬化，使注浆材料避免发生冻融破坏。

优选的，所述盾构高性能同步注浆改性剂，由以下组分组成：减水剂1-1.3％，增稠剂3-3.5％，防冻剂0.5-0.7％，余量为水。