一种新型双组分盾构同步注浆料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及建筑工程材料，特别是涉及一种新型双组分盾构同步注浆料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、隧道盾构施工因其高效、安全、对环境影响小等特点，成为隧道工程领域的主要施工方法之一，并得到大规模的使用。同步注浆作为盾构推进过程中的主要工序，用于稳固管片线性、控制地表沉降、缓解围岩变形。目前同步注浆材料主要分为单液浆和双液浆，单液浆又分为水泥、粉煤灰和砂等组成的可硬性浆液和以石灰、石膏、粉煤灰和砂等组成的惰性浆液；双液浆是主要是水泥-水玻璃浆，是以水泥为主要胶凝材料，以水玻璃为促凝剂形成的快硬早强的胶凝状固结体。

2、单液浆施工因其成本低、施工性能好在盾构施工中得到广泛的应用，但是采用单浆液进行注浆的盾构施工中，往往存在裂隙水、地质疏松等地质问题，导致单液浆与水接触后，出现遇水稀释离析，水泥浆随水流外溢，部分砂石骨料沉降填充，导致固结体强度低、结石率低、浆体充填量大的问题；并且因单液同步注浆量为满足施工时间冗余要求，往往胶凝时间都比较长，同步注浆料灌注至管片壁后较长时间内仍能保持较好的流动性，其浮力对管片的线性保持难度增加，导致管片上浮、错台等质量病害经常发生。

3、而水泥-水玻璃双液浆因其胶凝时间短、早期强度高、能较好的满足工序质量要求等优点，在软土地层、富水地层等特殊场景中得到应用，但其材料成本高，并且水泥-水玻璃反应后生成物为c-s-h凝胶中生成大量的naoh、ca(oh)2等碱性物质，在存在潜层水、裂隙水情况下随水流析出大量钙华，导致其固结体持续劣化溶解，长时间的使用导致管片壁后溶解性脱空，影响其长期使用性能。

4、根据地层围岩状态，一类是地质条件较差的沿海及平原地带主要为砂卵石地层、软土地层为主、地下水稳定的饱和静水为主，盾构掘进后洞体收敛较大，盾构同步注浆的目的为控制地层变形，同步注浆注入后与收敛后的砂卵石、软土共同对盾构管片包裹，共同承担地层应力及水头压力，维持盾构管片的线性稳定。另一类是重庆、贵阳等地质条件好或平原地区埋深较深的线路，以砂岩、砂质泥岩或泥质砂岩为主，掘进后洞体基本不收敛，地下水主要是潜层水、裂隙水等流动水为主，同步注浆的目的主要是管片壁后填充，靠同步注浆料固结后维持盾构管片线性及受力传递。目前国内盾构工程应用较多的以沿海及平原地区为主，对掘进成洞后基本不收敛的盾构工程同步注浆料的应用研究较少。在围岩成洞后基本不收敛的盾构工程中，在掘进过程中容易出现管片错台、上浮等质量缺陷，甚至在运营过程中出现盾构管片隧道线性改变的情况，严重影响运营安全。深入分析其质量缺陷产生的原因，主要是盾构同步注浆料遇水离析、固结强度较低、同步注浆不饱满、长期地下水侵蚀等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型双组分盾构同步注浆料及其制备方法和应用，以解决现有技术中单液浆的凝结时间长、固结体强度低、结石率低和管片线性保持难度增加以及双液浆的反应生成碱性物质导致固结体在长时间地下水侵蚀劣化溶解造成管片脱空的问题。

2、为达到上述目的，本发明的一技术方案提供一种新型双组分盾构同步注浆料，包括第一组分100份和第二组分2～5份，其中：

3、每一份所述第一组分包括胶凝材料100～300份、骨料400～600份、悬浮填料50～100份、减水剂2～5份、改性剂1～5份以及缓凝剂0～3份；

4、每一份所述第二组分包括促凝组分50～100份、遮蔽组分1～10份以及催化组分1～5份。

5、进一步的，所述胶凝材料为水泥、粉煤灰、矿渣微粉、石粉及硅灰中的一种或多种；

6、所述骨料为石灰石机制砂、石英砂中的一种或多种，其中，所述骨料的粒径为10～120目；

7、所述悬浮填料为钠基膨润土、煅烧偏高岭土、气相法白炭黑中的一种或多种。

8、进一步的，所述减水剂为萘系减水剂、羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的一种或多种。

9、进一步的，所述改性剂为hpmc、cmc、hec、纯丙乳胶粉中一种或多种。

10、进一步的，所述缓凝剂为三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或多种。

11、进一步的，所述促凝组分为硫酸铝、硫酸钠、硅酸钠、碳酸锂、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或多种。

12、进一步的，所述遮蔽组分为间苯二酚、对苯二酚、吩噻嗪中的一种或多种。

13、进一步的，所述催化组分为磷酸氢钾、硫酸锰、纳米二氧化钛中的一种或多种。

14、为达到上述目的，本发明的另一技术方案提供一种新型双组分盾构同步注浆料的制备方法，包括以下步骤：

15、预拌：将100～300份的胶凝材料、400～600份的骨料、50～100份的悬浮填料、2～2份的减水剂、1～5份的改性剂以及0～3份的缓凝剂预拌得到水泥基材料；

16、混合第一组分：将所述水泥基材料与水按比例混合后搅拌得到第一组分，并将第一组分转移至第一储浆罐中待用；

17、混合第二组分：将50～100份的促凝组分、1～10份的遮蔽组分以及1～5份的催化组分混合，并按预设浓度稀释后储存于第二储浆罐中待用；

18、混合同步注浆液：将第一组分和第二组分按照预设流速和用量同步注入管道混合器中混合得到新型同步注浆液。

19、为达到上述目的，本发明的又一技术方案提供一种如上所述的新型双组分盾构同步注浆料在隧道盾构施工同步注浆中的应用。

20、本发明采用第一组分作为水泥基浆料，在胶凝材料中加入减水剂，以使得水泥基浆料在混合时能够快速且均匀的分散在浆液中，以提高第一组分的工作性能，同时，在胶凝材料中加入改性剂和缓凝剂对胶凝材料进行改性，以在施工时，可以根据现场要求在较大范围内调整施工性能，满足大冗余操作时间时间、大流动度、高结石率及固结率的要求；并且，通过在第一组分中添加第二组分，在第一组分和第二组分充分混合反应后，能够调节第一组分中的液相离子浓度以及胶凝材料的水化反应速率等，进而实现第一组分的快速胶凝、凝结及固结，既能够满足盾构施工同步注浆灌注前需要较大的流动度、较长的施工时间冗余的施工要求，又能满足盾构注浆料灌注后较快的胶凝时间、较高的固结率、良好的固结体耐久性、隧道线性保持良好的质量要求。

技术特征：

1.一种新型双组分盾构同步注浆料，其特征在于，包括第一组分100份和第二组分2～5份，其中：

2.根据权利要求1所述的新型双组分盾构同步注浆料，其特征在于，所述胶凝材料为水泥、粉煤灰、矿渣微粉、石粉及硅灰中的一种或多种；

3.根据权利要求1所述的新型双组分盾构同步注浆料，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂、羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的新型双组分盾构同步注浆料，其特征在于，所述改性剂为hpmc、cmc、hec、纯丙乳胶粉中一种或多种。

5.根据权利要求1所述的新型双组分盾构同步注浆料，其特征在于，所述缓凝剂为三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的新型双组分盾构同步注浆料，其特征在于，所述促凝组分为硫酸铝、硫酸钠、硅酸钠、碳酸锂、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的新型双组分盾构同步注浆料，其特征在于，所述遮蔽组分为间苯二酚、对苯二酚、吩噻嗪中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的新型双组分盾构同步注浆料，其特征在于，所述催化组分为磷酸氢钾、硫酸锰、纳米二氧化钛中的一种或多种。

9.一种新型双组分盾构同步注浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求1～8任一项所述的新型双组分盾构同步注浆料在隧道盾构施工同步注浆中的应用。

技术总结
本发明公开了一种新型双组分盾构同步注浆料及其制备方法和应用，包括第一组分100份和第二组分2～5份，其中，每一份所述第一组分包括胶凝材料100～300份、骨料400～600份、悬浮填料50～100份、减水剂2～5份、改性剂1～5份以及缓凝剂0～3份；每一份所述第二组分包括促凝组分50～100份、遮蔽组分1～10份以及催化组分1～5份。与现有技术相比，本发明通过将第一组分和第二组分混合得到一种操作时间可控、施工性能良好的同步注浆料，能够同时满足灌注前需要较大的流动度、较长的施工时间冗余的施工要求以及灌注后较快的胶凝时间、较高的固结率、良好的固结体耐久性、隧道线性保持良好的质量要求。

技术研发人员：李云军,徐学金,黄礼兵,蒋吉科,贾立民
受保护的技术使用者：重庆天维绿色建筑技术开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15