CN106673541B - 糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料及其制备方法，所述材料包括以下重量百分含量的组分：水泥6％～10％；粉煤灰14％～18％；膨润土12％～16％；砂12％～16％；引气剂0.03％～0.06％；纤维0.02％～0.06％；水40％～45％。本发明浆液材料调节各原材料的质量份数配比，添加聚丙烯纤维这一材料作为纤维固化剂，利用纤维材料的粘结性，增强了浆液材料的稠度和抗拉性，同时，添加引气剂，增强了浆液材料的和易性。

Description

糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种地下工程领域施工过程中同步注浆的浆液材料，具体地，涉及一种糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，城市轨道交通、高速铁路、地下建筑等大量涌现。盾构法作为地下构筑物建造的主要工法之一，在地下构筑物建造过程中扮演着重要的角色。当盾构工法穿越构造破碎带时，由于糜棱岩破碎带含水量大，裂隙发育，并且随着盾构施工的进行，地层涌水沿着盾尾空隙流动，水压较大，导致盾构施工过程中注浆的浆液材料极易流失，造成突涌事故频繁发生。因而，调节配制出一种粘结性较好并且适用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中盾尾同步注浆防突涌的浆液材料具有重要的实际工程应用价值。

对现有的技术文献的检索发现，涉及同步注浆的注浆材料和工艺有：适用于砂层加固的注浆材料及注浆方法(申请号：201310044179.6)、一种利用盾构尾砂制备的早强微膨胀同步注浆材料及其制备方法(申请号：201310322226.9)、一种适用于富水砂层的盾构隧道同步注浆浆液(申请号：201310027380.3)、盾构管片背后注浆工艺(申请号：201210058955.3)、一种盾构施工控制用同步注浆浆液及注浆方法(201310370995.6)。现有的有关盾尾同步注浆的浆液材料主要适用于砂层或富水砂层的地质条件下，很少涉及到有关糜棱岩破碎带盾尾同步注浆防突涌的浆液材料。现有的注浆材料以水泥、粉煤灰、膨润土、砂等为主原料，这种注浆材料在用于构造破碎带时，由于构造破碎带含水量大，裂隙发育，导致浆液极易流失，甚至赌塞注浆管，为工程施工造成不便。

同步注浆的目的是为了控制地层变形、防止管片上浮、确保管片受力均匀、提高隧道的抗渗性。适用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中防突涌的浆液材料，应具有以下几个特点：(1)浆液材料应具有良好的充填性，能充分填充盾尾孔隙；(2)浆液材料应具有适宜的稠度，避免注浆过程中堵塞注浆管，同时由于涌水造成浆液的流失；(3)浆液材料应具有较好的和易性与耐久性，使盾构管片与开挖地层较好地粘结，避免浆液固化收缩；(4)浆液材料应具有一定的早期强度，其数值与原状土强度相当；(5)浆液材料应具有价格低廉、对环境无害、便于就地取材、易于清洗等特点。

发明内容

针对现有注浆材料在用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中存在的问题和缺陷，本发明提供一种糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料及其制备方法，以满足要求。

根据本发明的第一方面，提供一种糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料，所述材料包括以下重量百分含量的组分：

优选地，所述水泥采用普通硅酸盐水泥，强度标准为42.5(p.o.42.5)，含水率≤5％，该规格的水泥材料具有价格低廉，同时能够达到所需浆液材料要求的优点。

优选地，所述粉煤灰细度小于20～45％，含水率≤5％，该种规格的粉煤灰具有和易性好的优点。

优选地，所述膨润土为钠基膨润土，膨胀倍数为18ml/g，粒径≤0.075mm，该种规格的膨润土配制的膨润土浆液可以较好地发挥浆液材料的防突涌性能。

优选地，所述砂采用细砂，粒径≤2mm，含水率≤5％，该种规格的砂能够较好地应用于浆液材料的配制。

优选地，所述引气剂采用烷基苯磺酸盐，使搅拌过程中形成的气泡均匀分布于浆液中，改善浆液的和易性与耐久性，提高浆液的抗渗性以及抗侵蚀性。

优选地，所述纤维采用聚丙烯纤维，将聚丙烯纤维粉碎成≤2mm的粉末状粉料，含水率≤5％，该种规格的聚丙烯纤维具有价格低廉，同时能够较好地发挥纤维材料的粘结性。

优选地，所述水为自来水，PH＝7，无色无味。

根据本发明的第二方面，提供一种糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一，按照所述的质量份数称取所需的原材料；

步骤二，按膨润土：水＝1：1的质量比配制膨润土浆液(所用水为步骤一中称取的水)，将配制好的膨润土浆液放置1～2天；

步骤三，将步骤一中称取的水泥、粉煤灰、砂、纤维粉料混合搅拌均匀，配置成混合粉料；

步骤四，向砂浆搅拌机中依次加入步骤三所述的混合粉料和剩余的水；

步骤五，启动砂浆搅拌机充分搅拌，将搅拌好的混合料加入到步骤二中配制好的膨润土浆液中，同时加入引气剂搅拌，即得所述浆液材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明上述适用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中防突涌的浆液材料，在传统注浆材料的基础上，以纤维成分的聚丙烯为加固剂，变废为宝，利用纤维的粘聚性，有效地增强了注浆材料的稠度和抗拉性，同时可以起到封堵地层裂隙、填充盾尾空隙、减小地面沉降、控制管片上浮的作用。浆液材料配制过程中引气剂的加入可以有效地改善浆液材料的和易性与耐久性，防止注浆过程中发生离析现象。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明试验结果测定的浆液材料突水延迟时间变化图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

结合具体试验对本发明的浆液材料的性能进行说明。本发明提供了一种适用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中防突涌的浆液材料，该浆液材料调节各原材料的质量份数配比，添加聚丙烯纤维这一材料作为纤维固化剂，利用纤维材料的粘结性，增强了浆液材料的稠度和抗拉性，同时，添加引气剂，增强了浆液材料的和易性，调节配制出适用于糜棱岩破碎带盾构施工过程防突涌的浆液材料。

实施例1

本发明的用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中防突涌的浆液材料，试验过程中按照特定的质量配比(kg)配制所述的浆液材料，由以下重量份组成：

所述浆液材料的配制方法包括以下几个步骤：

步骤一，按照所述的质量比称取所需的原材料；

步骤二，提前一天，按膨润土：水＝1：1的质量比配制膨润土浆液(所用水为步骤一中称取的水)，将配制好的膨润土浆液放置24h，用于配制所需的注浆材料；

步骤三，将步骤一中称取的水泥、粉煤灰、砂、聚丙烯纤维混合搅拌均匀，配置成所述原料的混合粉料；

步骤四，向砂浆搅拌机中依次加入步骤三所述的混合粉料和剩余的水；

步骤五，启动砂浆搅拌机充分搅拌5～8分钟，将搅拌好的混合料加入到步骤二中配制好的膨润土浆液中，配制成所需的浆液材料；

步骤六，在上述步骤五进行的同时加入引气剂搅拌，即得本发明的浆液材料。

实施例2

本发明的用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中防突涌的浆液材料，试验过程中按照特定的质量配比(kg)配制所述的浆液材料，由以下重量份组成：

所述浆液材料的配制方法包括以下几个步骤：

步骤一，按照所述的质量比称取所需的原材料；

步骤二，提前一天，按膨润土：水＝1：1的质量比配制膨润土浆液(所用水为步骤一中称取的水)，将配制好的膨润土浆液放置30h，用于配制所需的注浆材料；

步骤三，将步骤一中称取的水泥、粉煤灰、砂、聚丙烯纤维混合搅拌均匀，配置成所述原料的混合粉料；

步骤四，向砂浆搅拌机中依次加入步骤三所述的混合粉料和剩余的水；

步骤五，启动砂浆搅拌机充分搅拌8分钟，将搅拌好的混合料加入到步骤二中配制好的膨润土浆液中，配制成所需的浆液材料；

步骤六，在上述步骤五进行的同时加入引气剂搅拌，即得本发明的浆液材料。

实施例3

本发明的用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中防突涌的浆液材料，试验过程中按照特定的质量配比(kg)配制所述的浆液材料，由以下重量份组成：

所述浆液材料的配制方法包括以下几个步骤：

步骤一，按照所述的质量比称取所需的原材料；

步骤二，提前一天，按膨润土：水＝1：1的质量比配制膨润土浆液(所用水为步骤一中称取的水)，将配制好的膨润土浆液放置48h，用于配制所需的注浆材料；

步骤三，将步骤一中称取的水泥、粉煤灰、砂、聚丙烯纤维混合搅拌均匀，配置成所述原料的混合粉料；

步骤四，向砂浆搅拌机中依次加入步骤三所述的混合粉料和剩余的水；

步骤五，启动砂浆搅拌机充分搅拌5分钟，将搅拌好的混合料加入到步骤二中配制好的膨润土浆液中，配制成所需的浆液材料；

步骤六，在上述步骤五进行的同时加入引气剂搅拌，即得本发明的浆液材料。

试验步骤

为了说明浆液材料的性能，对所配制的浆液材料进行突水时间的测定。本试验采用对浆液材料进行现场试验，这种方法操作比较简便。试验过程中，分别对无纤维添加剂和添加了0.5％聚丙烯纤维的浆液材料在不同温度下进行突水时间的测定，并记录从浆液材料注入盾构破碎带直至其发生突水所需的时间。

试验结果

试验结果如图1所示，添加了聚丙烯纤维的浆液材料与不添加纤维的浆液材料相比，其突水时间延长，说明添加纤维的浆液材料的喷水时间有所延长。同时，不同温度下的突水时间变化不大，温度对浆液材料的突水时间影响较小。

本发明所得的浆液材料是一种适用于糜棱岩破碎带盾构施工过程中防突涌的注浆浆液材料，该浆液材料将有效利用纤维材料的粘结性，增强了浆液材料的稠度和粘结性，可以有效地减小和防止糜棱岩破碎带盾构施工过程中突涌事故的发生。该浆液材料价格低廉，便于就地取材，同时对环境无害，变废为宝，具有一定的实用性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料，其特征在于，所述材料包括以下重量百分含量的组分：

所述纤维采用聚丙烯纤维，将聚丙烯纤维粉碎成≤2mm的粉末状粉料，含水率≤5％。

2.根据权利要求1所述的糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料，其特征在于，所述水泥采用普通硅酸盐水泥，强度标准为42.5，含水率≤5％。

3.根据权利要求1所述的糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料，其特征在于，所述粉煤灰细度范围为20～45％，含水率≤5％。

4.根据权利要求1所述的糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土，膨胀倍数为18ml/g，粒径≤0.075mm。

5.根据权利要求1所述的糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料，其特征在于，所述砂采用细砂，粒径≤2mm，含水率≤5％。

6.根据权利要求1所述的糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料，其特征在于，所述引气剂采用烷基苯磺酸盐。

7.一种权利要求1-6任一项所述糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一，按照所述的重量份数称取所需的原材料；

步骤二，按膨润土∶水＝1∶1的质量比配制膨润土浆液，将配制好的膨润土浆液放置一段时间；

步骤三，将步骤一中称取的水泥、粉煤灰、砂、纤维粉料混合搅拌均匀，配置成混合粉料；

步骤四，向砂浆搅拌机中依次加入步骤三所述的混合粉料和剩余的水；

步骤五，启动砂浆搅拌机充分搅拌，将搅拌好的混合料加入到步骤二中配制好的膨润土浆液中，同时加入引气剂搅拌，即得所述注浆材料。

8.根据权利要求7所述的糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述配制好的膨润土浆液放置1～2天。

9.根据权利要求7所述的糜棱岩破碎带盾构施工防突涌注浆材料的制备方法，其特征在于，步骤五中，所述启动砂浆搅拌机充分搅拌的时间为5～8分钟。