CN111470837A - 一种湿陷性黄土复合型注浆材料及其配制方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿陷性黄土复合型注浆材料，包括单独保存且在使用时混合的A液和B液，其中，按混合时的重量份计，A液包括水60‑100份、水泥100份、速凝剂5‑15份；B液包括水100份、水玻璃100份，具有凝固速度快、凝固时间容易控制、渗透性好、抗渗性佳的优势，适用于隧道全断面富水湿陷性黄土的固化、新建建筑或设备基础湿陷性黄土地基处理、存在不均匀沉降的建筑或设备基础湿陷性黄土地基处理；本发明还公开了上述湿陷性黄土复合型注浆材料的配制方法：将60‑100份水和100份水泥充分搅拌，形成水泥单液浆，将5‑15份速凝剂掺入水泥单液浆形成A液；将100份水和100份水玻璃搅拌均匀形成B液；需要使用湿陷性黄土复合型注浆材料时，将A液和B液混合即得。

Description

一种湿陷性黄土复合型注浆材料及其配制方法和应用
技术领域
本发明涉及注浆固化技术领域，特别涉及一种湿陷性黄土复合型注浆材料及其配制方法和应用。
背景技术
在富水湿陷性黄土地段施工隧道时，为防止开挖面涌水、涌砂，常采用注浆材料(或称浆液)对开挖面进行注浆处理，注浆方式一般采用一定比例配制而成的水泥单液浆、水泥水玻璃双液浆或改性水玻璃化学浆液。浆液渗透扩散到土层的孔隙中并凝固，与周围破碎岩块结成具有一定强度的结石体，在隧道周边及开挖面形成一个固结堵水帷幕，切断地下水流通路。
但是，目前，在实际施工过程中，涌现出不少问题：
(1)富水湿陷性黄土地段地下水流量大、土层湿陷性强，而上述常规的浆液凝结速度慢、极易随水流排出、浆液滞留困难，容易造成浆液浪费、浆液渗透不均匀、注浆凝结效果差等问题；
(2)采用改性水玻璃化学浆液施工时，需要将水玻璃稀释液加热至沸腾状态，且使用时温度不低于60℃。一方面，沸腾的水玻璃稀释液危险性高，加热时间较长，影响正常进度；另一方面，浆液在高温条件下，可能加速缩短注浆管的使用寿命，对注浆管的破坏性较大；
(3)浆液凝固时间无法准确掌握，固化富水湿陷性黄土的注浆材料需要快速凝固才能解决根本问题。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种湿陷性黄土复合型注浆材料，凝固速度快，凝固时间容易控制且工艺简单。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种湿陷性黄土复合型注浆材料，包括单独保存且在使用时混合的A液和B液，其中，按混合时的重量份计，A液包括水60-100份、水泥100份、速凝剂5-15份；B液包括水100份、水玻璃100份。
较佳的，所述水玻璃的浓度为40波美度，模数为2.8-3.2。
较佳的，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥或超细水泥。
较佳的，所述速凝剂为氢氧化钙或生石灰粉。
本发明的目的二在于提供一种上述湿陷性黄土复合型注浆材料的配制方法，包括有以下步骤：
S1，配制A液：按重量份，将60-100份的水和100份的水泥充分搅拌，形成水泥单液浆，然后将5-15份的速凝剂掺入水泥单液浆，形成A液；
S2，配制B液：按重量份，将100份的水和100份的水玻璃充分搅拌均匀，形成B液；
S3，需要使用湿陷性黄土复合型注浆材料时，将A液和B液混合即得。
本发明的目的三在于提供一种上述湿陷性黄土复合型注浆材料的使用方法：采用底部混合法注浆，A液和B液在距离注浆钻杆底部出口1-2m处混合。
本发明的目的四在于提供一种上述湿陷性黄土复合型注浆材料的应用：适用于隧道全断面富水湿陷性黄土的固化、新建建筑或设备基础湿陷性黄土地基处理、存在不均匀沉降的建筑或设备基础湿陷性黄土地基处理。
综上所述，本发明制备的湿陷性黄土复合型注浆材料具有以下有益效果：
1、浆液凝固速度快、凝固时间容易调整，浆液初凝时间可以控制在5-35s。浆液能够快速凝固：一方面，能够解决浆液易随水流排出、滞留困难、浆液浪费、浆液渗透不均匀、注浆凝结效果差等问题；另一方面，还可在保证注浆速率的前提下，控制浆液在注浆管的出浆口即实现初凝，后续浆液能够将上述初凝浆液挤开并向挤开的裂隙中流动，形成挤密劈裂效果，浆液固化后达到稳固状态并形成树根状结构；
2、凝固时间非常容易调整，在B液中水玻璃的重量份数不变的情况下，通过调整A液中速凝剂和水的重量份数，即可实现注浆材料的凝固时间的调节，而且，A液中速凝剂和水的重量份数的调整呈现规律化，与胶凝时间呈现十分明显的对应性，实际施工时，能够快速对A液中的速凝剂和水的重量分数做出调整，快速获得所需的注浆材料的凝固时间，十分便捷；
3、浆液渗透性好，注入率高，浆液可注入渗透系数为10-4-10-6cm/sec的粉土中，浆液扩散半径可达0.4-1.2m；
4、抗渗性好，耐久性高，浆液终凝后的抗渗性可达到10-6-10-7cm/sec，用于湿陷性黄土地区凝固后，能够有效防止开挖面涌水渗水，提高堵水效果；
5、组分环保、污染小；
6、无腐蚀性，易清洗，对注浆设备中的构配件无破坏性；
7、工艺简单，操作性强，对土层的扰动较小，属静态微扰动型。
8、适用于隧道全断面富水湿陷性黄土的固化、新建建筑或设备基础湿陷性黄土地基处理、存在不均匀沉降的建筑或设备基础湿陷性黄土地基处理。
9、结合“超前周边预注浆”、“掌子面核心土注浆加固”和“径向注浆对初支背后周边围岩回填加固”等多种注浆工艺综合运用，使隧道围岩得到有效固结，达到开挖要求，降低了开挖难度及风险。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种湿陷性黄土复合型注浆材料，配制方法包括有以下步骤：
S1，配制A液：将60-100份的水和100份的水泥充分搅拌，形成水泥单液浆，然后将5-15份的速凝剂掺入水泥单液浆，形成A液，其中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，速凝剂为氢氧化钙；
S2，配制B液：将100份的水和100份的水玻璃充分搅拌均匀，形成B液，其中，水玻璃的浓度为40波美度，模数为2.8-3.2；
S3，需要使用湿陷性黄土复合型注浆材料时，将A液和B液混合即得。
实施例2-7与实施例1的区别在于：A液和B液中的组分配比不同；实施例8与实施例1的区别在于：水泥为硫铝酸盐水泥，速凝剂为生石灰粉；实施例9与实施例1的区别在于：水泥为超细水泥。为便于查看，现将实施例1-9对应的注浆材料的配比和胶凝时间列于表1中。
表1注浆材料的配比和胶凝时间
Figure BDA0001956862320000031
根据表1中的实施例1-7可以看出，本发明制得的注浆材料具有凝固速度快的特点，浆液初凝时间可以控制在5-35s。浆液能够快速凝固：一方面，能够解决易随水流排出、滞留困难、浆液浪费、浆液渗透不均匀、注浆凝结效果差等问题；另一方面，还可在保证注浆速率的前提下，控制浆液在注浆管的出浆口即实现初凝，后续浆液能够将上述初凝浆液挤开并向挤开的裂隙中流动，形成挤密劈裂效果，浆液固化后达到稳固状态并形成树根状结构，提高浆液与土体之间的结合性能，从而提高浆液凝固后的抗压强度。
由表1中的实施例1-7还可以看出，本发明的注浆材料的凝固时间非常容易调整，在B液中水玻璃的重量份数不变的情况下，通过调整A液中速凝剂和水的重量份数，即可实现注浆材料的凝固时间的调节，而且，A液中速凝剂和水的重量份数的调整呈现规律化，与胶凝时间呈现十分明显的对应性，实际施工时，能够快速对A液中的速凝剂和水的重量分数做出调整，快速获得所需的注浆材料的凝固时间，十分便捷。
性能检测选取渗透系数为10-4-10-6cm/sec的粉土区域，分别按照实施例1-9所述的配制方法配制注浆材料，现配现用，将现配的注浆材料采用底部混合法注浆至上述粉土区域中，即采用有双层管的注浆钻杆，A液和B液分别流入注浆钻杆并在距离注浆钻杆底部出口1-2m处进行混合并进行注浆，检测浆液扩散半径，待浆液凝固后检测结石体的抗渗性，结果如表2所示。
表2注浆材料性能测试结果
注浆材料 浆液扩散半径(m) 浆液终凝后的抗渗性(cm/sec)
实施例1 0.40 1*10<sup>-6</sup>
实施例2 0.57 9*10<sup>-7</sup>
实施例3 0.72 8*10<sup>-7</sup>
实施例4 0.85 7*10<sup>-7</sup>
实施例5 0.94 6*10<sup>-7</sup>
实施例6 1.06 4*10<sup>-7</sup>
实施例7 1.20 2*10<sup>-7</sup>
实施例8 0.42 1*10<sup>-6</sup>
实施例9 0.44 1*10<sup>-6</sup>
根据表2可以看出，本发明制备的注浆材料具有良好的渗透性，注入率高，浆液可注入渗透系数为10-4-10-6cm/sec的粉土中，浆液扩散半径可达0.4-1.2m，用于湿陷性黄土地区，浆液能够深入渗透扩散到土层的孔隙中并凝固，与周围破碎岩块结成具有一定强度的结石体，在隧道周边及开挖面形成一个固结堵水帷幕，切断地下水流通路。
再者，本发明制备的注浆材料还具有良好的抗渗性，浆液终凝后的抗渗性可达到10-6-10-7cm/sec，用于湿陷性黄土地区凝固后，能够有效防止开挖面涌水渗水，提高堵水效果。
上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种湿陷性黄土复合型注浆材料，其特征在于，包括单独保存且在使用时混合的A液和B液，其中，按混合时的重量份计，A液包括水60-100份、水泥100份、速凝剂5-15份；B液包括水100份、水玻璃100份。
2.根据权利要求1所述的湿陷性黄土复合型注浆材料，其特征在于：所述水玻璃的浓度为40波美度，模数为2.8-3.2。
3.根据权利要求1所述的湿陷性黄土复合型注浆材料，其特征在于：所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥或超细水泥。
4.根据权利要求1所述的湿陷性黄土复合型注浆材料，其特征在于：所述速凝剂为氢氧化钙或生石灰粉。
5.一种权利要求1-4任一所述的湿陷性黄土复合型注浆材料的配制方法，其特征在于，包括有以下步骤：
S1，配制A液：按重量份，将60-100份的水和100份的水泥充分搅拌，形成水泥单液浆，然后将5-15份的速凝剂掺入水泥单液浆，形成A液；
S2，配制B液：按重量份，将100份的水和100份的水玻璃充分搅拌均匀，形成B液；
S3，需要使用湿陷性黄土复合型注浆材料时，将A液和B液混合即得。
6.一种权利要求1-4任一所述的湿陷性黄土复合型注浆材料的使用方法，其特征在于：采用底部混合法注浆，A液和B液在距离注浆钻杆底部出口1-2m处混合。
7.一种权利要求1-4任一所述的湿陷性黄土复合型注浆材料的应用，其特征在于：适用于隧道全断面富水湿陷性黄土的固化、新建建筑或设备基础湿陷性黄土地基处理、存在不均匀沉降的建筑或设备基础湿陷性黄土地基处理。
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