一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液及其制備方法,所述漿液是改性水玻璃與水泥基漿液的混合物，所述改性水玻璃為A液；所述水泥基漿液為B液。改性水玻璃由硅酸鈉和水按體積比1:1組成，所述B液的水泥基漿液由普通硅酸鹽水泥、膨潤土、外加劑和水組成；所述方法包括以下步驟：(1)A液配制采用的攪拌設備為雙層攪拌槽，(2)B液配置設備采用高速制漿機，A液和B液通過雙缸雙液注漿泵即能實現A液和B液按體積比為1:1進行注漿，A液和B液的出漿體積比為1:1。本發明的優點是彌補了傳統水泥?水玻璃雙液注漿材料耐久性差、結石強度不高的特點，提高了漿液的均勻性和穩定性。
【專利說明】
一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液及其制備方法，屬于自動控制技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，根據不同的地質和環境情況，現有的傳統的暗挖隧道全斷面超前注漿加固施工所選用注漿材料也不同。有機類化學漿液價格昂貴，不適用于大體積加固；現在常用的水泥-水玻璃雙液注漿材料具有膠凝時間短、漿液不易流失固結率高等特點，能起到及時填充、加固、防水堵漏等目的，被廣泛應用于暗挖隧道超前預注漿加固以及軟地基加固等工程。但現在常用的水泥-水玻璃雙液注漿材料存在著耐久性差、結石強度不高的問題，特別是對處于富水地層或有動水的情況下的暗挖隧道進行加固時，不能較好的兼顧地層注漿加固及及止水效果。申請號為CN201310548664.7的專利公開了一種千米深凍結管環形空間充填固結用特定比重復合材料漿液，由如下組分組成且各組分按重量份計:膠凝材料20-50份、比重調節材料1-50份、復合外加劑0.1-20份、水30-50份。本發明可通過比重調節材料精確調控漿液比重；利用復合外加劑的物理化學作用，凝結時間長可調控。申請號為CN201410234079.4的專利公開了一種埃洛石納米管-磷酸銨鹽復合材料及其制備方法和用途。具體而言，所述制備方法以埃洛石納米管為吸附劑，先吸附水中的銨鹽、磷酸鹽，得到含磷氮埃洛石，再將金屬鹽與含磷氮埃洛石反應，制備埃洛石納米管-磷酸銨鹽復合材料。本發明將脫氮除磷與阻燃劑制備融為一體，不僅有效地去除了水中的氮磷，還原位制備了埃洛石納米管-磷酸銨鹽復合材料，對高分子具有阻燃和增強作用。在制備埃洛石納米管-磷酸銨鹽時，通過超聲波處理和調整投料比，使反應溫度較低，反應時間較短，復合物粒徑較小且分散均勻。申請號為CN201110429158.7的專利公開了一種改性聚亞芳醚樹脂、制法及由其制得的復合材料，其中改性聚亞芳醚樹脂由以下各組分按下列配比組成:聚亞芳醚樹月旨100?150份;改性劑20?40份；引發劑0.2?0.8份，改性聚亞芳醚樹脂復合材料，其特征在于由以下重量份數的原料組成:改性聚亞芳醚樹脂80?120份，苯乙烯類樹脂130?150份，聚丙烯樹脂20?30份，金屬磷化物70?80份，有機磷化物10?20份，抗氧劑I?1.5份，少量的色母。申請號為的專利公開了 CN201210362370.0—種玻璃纖維增強尼龍66復合材料及其制備方法。該復合材料包含下列組分:尼龍6629.8-58.5份，玻璃纖維40份，磷酸鹽玻璃1_30份，抗氧劑0.2-0.5份。其制備方法是將粉末化的尼龍66和磷酸鹽玻璃粉末與玻纖熔融共混后擠出、造粒。本發明制備的玻璃纖維增強尼龍66復合材料具有較高玻纖填充量和較高熔體流動速率。申請號為CN201410040040.9的專利公開了一種致密的鈮鋁化碳-碳化鈮復合材料及其制備方法。復合材料由碳化鈮增強相與鈮鋁化碳基體組成，其中碳化鈮占材料總體積的5?10 % ο制備方法:原料為鈮粉、鋁粉和石墨粉，原料摩爾配比為:η (Nb): η (Al): η(C) = (3.85?4.10):1:(2.67?2.91)。原料經物理機械方法混合勻后裝入表面涂有保護涂層的石墨模具中冷壓成型，然后在通有保護氛的熱壓爐中燒結，升溫速率為15?30°C/分鐘，燒結溫度為1675?1725°C、燒結時間為I?2小時、燒結壓力為25?30MPa。
[0003]綜上所述，目前，制備的水泥漿液在氣溫較高或攪拌時間過長，易造成水泥漿液穩定性降低，固體顆粒分離和沉淀，導致漿液性能不能滿足工程要求或失效廢棄造成材料浪費。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種能夠克服上述技術問題的隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液及其制備方法，本發明針對傳統水泥-水玻璃雙液漿不能有效兼顧地層加固強度及止水效果以及水泥漿液穩定性問題，通過在水泥和水玻璃雙液漿的基礎上加入一定比例的外加劑，對漿液性能進行改良，以期達到增強漿液的固結強度，提高其耐久性以及水泥漿液穩定性的目的，確保注漿加固和止水效果。
[0005]本發明公開的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液是改性水玻璃與水泥基漿液的混合物，所述改性水玻璃為A液;所述水泥基漿液為B液。所述改性水玻璃由硅酸鈉和水按體積比1:1組成，所述B液的水泥基漿液由普通硅酸鹽水泥、膨潤土、外加劑和水組成，所述外加劑即XPM劑。其中所述B液即水泥基漿液的水與灰的質量比為0.8:1?1:1，所述膨潤土的摻入的質量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質量的1.5%?2%，所述XPM劑的摻入的質量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質量的3%?5%，其余為水;所述A液與所述B液按體積比為1:1混合。
[0006]本發明的隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液的制備方法包括以下步驟:
[0007](I)A液即改性水玻璃配制采用的攪拌設備為雙層攪拌槽，具體包括以下步驟:
[0008](11)對硅酸鈉與水按體積比1:1進行量取-依次放入上攪拌槽，；
[0009](12)混合攪拌均勻；
[0010](13)放入下攪拌槽待用；
[0011](2)B液即水泥基漿液配置設備采用高速制漿機，具體包括以下步驟:
[0012](21)對各成分對組成干料的水泥、膨潤土進行稱量；
[0013](22)干料混合攪拌均勻；
[0014](23)加入適量水與外加劑；
[0015](24)混合攪拌均勻；
[0016](25)存放于儲漿桶中待注漿；
[0017](26)然后A液和B液通過雙缸雙液注漿栗即能實現A液和B液按體積比為1:1進行注漿，所述雙缸雙液注漿栗為臥式雙作用往復式活塞栗，雙缸獨立，有兩個吸、排漿口，能進行雙液注漿作業，A液和B液的出漿體積比為1:1。
[0018]本發明的優點是:和傳統水泥-水玻璃雙液漿相比，本發明通過在水泥-水玻璃雙漿液的基礎上加入一定比例的外加劑，對漿液性能進行了改良，彌補了傳統水泥-水玻璃雙液注漿材料耐久性差、結石強度不高的特點，并且通過在水泥漿液中摻入適量的膨潤土，提高了漿液的均勻性和穩定性，從而解決了暗挖施工時掌子面土體強度與止水效果不能兼而得之的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明所述的隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液的制備方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明的實施方式進行詳細描述。本發明公開的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液是改性水玻璃與水泥基漿液的混合物，所述改性水玻璃為A液；所述水泥基漿液為B液。改性水玻璃由硅酸鈉和水按體積比1:1組成，所述B液的水泥基漿液由普通硅酸鹽水泥、膨潤土、外加劑和水組成，所述外加劑即XPM劑。其中所述B液即水泥基楽液的水與灰的質量比為0.8:1?1:1，所述膨潤土的摻入的質量為所述普通娃酸鹽水泥摻入的質量的1.5%?2%，所述XPM劑的摻入的質量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質量的3%?5%，其余為水;所述A液與所述B液按體積比為I: I混合。
[0021]本發明的隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液的制備方法包括以下步驟:
[0022](I)A液即改性水玻璃配制采用的攪拌設備為雙層攪拌槽，具體包括以下步驟:
[0023](11)對硅酸鈉與水按體積比1:1進行量取-依次放入上攪拌槽；
[0024](12)混合攪拌均勻；
[0025](13)放入下攪拌槽待用；
[0026](2)B液即水泥基漿液配置設備采用高速制漿機，具體包括以下步驟:
[0027](21)對各成分對組成干料的水泥、膨潤土進行稱量；
[0028](22)干料混合攪拌均勻；
[0029](23)加入適量水與外加劑；
[0030](24)混合攪拌均勻；
[0031](25)存放于儲漿桶中待注漿；
[0032](26)然后A液和B液通過雙缸雙液注漿栗即能實現A液和B液按體積比為1:1進行注漿，所述雙缸雙液注漿栗為臥式雙作用往復式活塞栗，雙缸獨立，有兩個吸、排漿口，能進行雙液注漿作業，A液和B液的出漿體積比為1:1。
[0033]本發明的隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液的制備方法的步驟如圖1所示，所述A液為改性水玻璃;所述B液為水泥基漿液。在所述A液與B液配置完成后，采用雙缸雙液注漿栗進行待注漿，雙缸雙液注漿栗為雙缸等量同時分別栗送A液和B液，所述A液與B液通過注漿管在孔內按A液與B液的體積比1:1混合。
[0034]本發明以中國深圳地鐵7號線西麗站C、D出入口暗挖通道全斷面深孔預注漿加固工程為例，該工程全斷面深孔注漿采用ZLJ-350二重管坑道鉆機實施“鉆注一體化，分段后退式”的注漿施工方案。二重管鉆機注漿就是在普通水泥-水玻璃雙漿液基礎上加入一定比例的外加劑，同時利用專用二重管鉆機實現鉆進并及時注漿。二重管鉆機注漿適用任意角度注漿孔注漿，其鉆桿為特質二重管，鉆桿頭部有混合器，能實現鉆進至設計位置后，立即利用鉆桿實施注漿。
[0035]注漿材料為水泥-水玻璃雙漿液。所述普通硅酸鹽水泥采用P042.5普通硅酸鹽水泥，所述B液為水泥基漿液的水與灰的質量比為0.8:1?1:1;硅酸鈉(水玻璃原漿)濃度為30?40波美度，模數2.6?2.8;水玻璃原漿與水的體積比為1:1，調配出改性水玻璃作為A液，然后所述改性水玻璃即A液與所述水泥基漿液即B液按體積比1:1混合，即為本發明所述隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液。所述B液即水泥基漿液由P042.5普通硅酸鹽水泥、膨潤土、外加劑和水組成，所述外加劑即XPM劑。其中所述B液即水泥基漿液的水與灰的質量比為0.8:1?1:1，所述膨潤土摻入的質量為所述P042.5普通硅酸鹽水泥摻入的質量的1.5%?2%，所述XPM劑摻入的質量為所述P042.5普通硅酸鹽水泥摻入的質量的3%?5%，其余為水。
[0036]所述膨潤土摻入的質量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質量的1.5%?2%，能提高漿液的均勻性和穩定性，且結石具有微膨脹性，能防止固體顆粒分離和沉淀；
[0037]XPM劑具有以下作用:(I)XPM劑能促進水泥水化反應的進程，并提高其強度；(2)XPM劑使水泥漿液耐久性增強。由于XPM劑是無機中性礦物外加劑，摻入漿液中，減水率為35%?37%，抗壓強度提高2倍?3倍，抗滲指標P40，耐腐蝕提高5倍?30倍，是工程永久性的保障材料。
[0038]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明公開的范圍內，能夠輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液，其特征在于，是改性水玻璃與水泥基漿液的混合物，所述改性水玻璃為A液;所述水泥基漿液為B液，所述改性水玻璃由硅酸鈉和水按體積比1:1組成，所述B液的水泥基漿液由普通硅酸鹽水泥、膨潤土、外加劑和水組成，所述外加劑即XPM劑。2.根據權利要求1所述的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液，其特征在于，所述B液即水泥基漿液的水與灰的質量比為0.8:1?1:1。3.根據權利要求1所述的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液，其特征在于，所述膨潤土的摻入的質量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質量的1.5%?2%。4.根據權利要求1所述的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液，其特征在于，所述XPM劑的摻入的質量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質量的3%?5%，其余為水。5.根據權利要求1所述的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液，其特征在于，所述A液與所述B液按體積比為I: I混合。6.如權利要求1所述的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)A液即改性水玻璃配制采用的攪拌設備為雙層攪拌槽， (2)B液即水泥基漿液配置設備采用高速制漿機。7.根據權利要求6所述的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)具體包括以下步驟: (11)對硅酸鈉與水按體積比1:1進行量取-依次放入上攪拌槽； (12)混合攪拌均勻； (13)放入下攪拌槽待用。8.根據權利要求6所述的一種隧道掘進全斷面超前復合材料注漿漿液的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括以下步驟: (21)對各成分對組成干料的水泥、膨潤土進行稱量； (22)干料混合攪拌均勻； (23)加入適量水與外加劑； (24)混合攪拌均勻； (25)存放于儲漿桶中待注漿； (26)然后A液和B液通過雙缸雙液注漿栗即能實現A液和B液按體積比為1:1進行注漿，所述雙缸雙液注漿栗為臥式雙作用往復式活塞栗，雙缸獨立，有兩個吸、排漿口，能進行雙液注漿作業，A液和B液的出漿體積比為1:1。
【文檔編號】E21D11/10GK105967538SQ201610296322
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】吳亞偉, 劉建軍, 張偉明, 肖勇, 胡亞軍
【申請人】中國水利水電第十工程局有限公司, 中國水利水電第十一工程局有限公司