CN112876192A - 一种盾构壁后注浆浆液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及盾构注浆技术领域，具体涉及一种盾构壁后注浆浆液及其制备方法。浆液包括如下重量百分比的各组分：固化剂8～10％、硅酸盐水泥8～12％和粉质黏土78～84％。所述固化剂中半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石和生石灰所占的重量百分比为：半水石膏8～12％、铝酸钙40～45％、硅微粉30～40％、明矾石5～10％、生石灰5～10％。制备方法为将制备好的固化剂与硅酸盐水泥和粉质黏土加水搅拌混合。本发明通过原料间的配合，能够制备强度高、防水性强、耐温性强、耐酸碱腐蚀性强的注浆浆液。本发明通过将原料加水混合搅拌即可制得，注浆的浆液可注性强，普通注浆机即可适用，对注浆设备的要求较低，大大提高了注浆浆液的实用范围。

Description

一种盾构壁后注浆浆液及其制备方法
技术领域
本发明涉及盾构注浆技术领域，具体涉及一种盾构壁后注浆浆液及其制备方法。
背景技术
盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围土体受扰动是导致地表以及盾构注浆物沉降的重要原因。为了减少和防止沉降，在盾构掘进过程中，要尽快在脱出盾尾的衬砌管片背后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形盾构注浆空隙，注浆浆液是在地层裂隙和孔隙中起充填和固结作用的主要物质，它的作用主要有以下三分方面：
(1)及时填充盾尾空隙，支撑管片周围岩体，有效地控制地表沉降。
(2)固结的浆液将作为盾构施工隧道的第一道防水屏障，增强隧道的防水能力。
(3)固结的浆液使管片与周围岩体一体化，有利于盾构掘进方向的控制，并能确保盾构隧道的最终稳定。
注浆材料可分为颗粒浆液、化学浆液和精细矿物浆液。目前，市场上的壁后注浆浆液普遍存在可注性和固化强度相矛盾的问题，可注性强则强度低，强度高则可注性差，这是因为现有浆液的强度一般与掺水率成反比，而浆液的黏度与掺水率成正比。同时常常伴有防水性能差的问题，影响壁后注浆工程质量。
因此，现在亟需研发一种能够制备防水性能强、可注性好、强度高、稳定性较好的盾构壁后注浆浆液及其制备方法。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种能够制备防水性能强、可注性好、强度高、稳定性较好的盾构壁后注浆浆液及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种盾构壁后注浆浆液，包括如下重量百分比的各组分：固化剂8～10％、硅酸盐水泥8～12％和粉质黏土78～84％。
优选的，包括如下重量百分比的各组分：固化剂10％、硅酸盐水泥10％和粉质黏土80％。
优选的，所述固化剂包括半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石和生石灰。
优选的，所述固化剂中半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石和生石灰所占的重量百分比为：半水石膏8～12％、铝酸钙40～45％、硅微粉30～40％、明矾石5～10％、生石灰5～10％。
优选的，所述固化剂中半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石和生石灰所占的重量百分比为：半水石膏10％、铝酸钙40％、硅微粉35％、明矾石5％、生石灰10％。
上述的一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，包括如下步骤：将制备好的固化剂与硅酸盐水泥和粉质黏土加水搅拌混合，即得盾构壁后注浆浆液。
优选的，所述固化剂的制备包括如下步骤：将半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石、生石灰置于混合装置中混合，混合搅拌3～5min，即得固化剂。
优选的，所述加水搅拌混合的搅拌速度为600-700r/min，搅拌时间为8～10min。
优选的，所述加水的量是固化剂、硅酸盐水泥和粉质黏土总重量的90％～95％。
优选的，所述加水的量是固化剂、硅酸盐水泥和粉质黏土总重量的90％。
本发明所达到的有益效果为：
本发明中的盾构壁后注浆浆液通过原料间的配合，能够制备强度高、防水性强、耐温性强、耐酸碱腐蚀性强的注浆浆液。具体的，固化剂中的明矾石在半水石膏的激发下可快速形成膨胀性钙矾石，硅酸盐水泥与半水石膏、铝酸钙反应，同样会快速形成膨胀性钙矾石，可加速浆液凝固，提高浆液固结体的强度和抗渗性能。固化剂中的硅微粉可有效提高浆液固结体的稳定性、耐温性、耐酸碱腐蚀性。固化剂中的生石灰与硅微粉反应可提高材料强度。粉质黏土起到骨架作用，并保证浆液的可注性。
本发明中的盾构壁后注浆浆液原材料均为细粉状，保证强度的同时保证可注性。
本发明中的盾构壁后注浆浆液通过将原料加水混合搅拌即可制得，注浆的浆液可注性强，普通注浆机即可适用，对注浆设备的要求较低，大大提高了注浆浆液的实用范围。
具体实施方式
为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合实施例说明本发明的具体实施方式。
一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，按照比例称取原料，将原料半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石、生石灰放入混合装置中混合，混合搅拌时间5min，制成固化剂。然后按照比例将固化剂、硅酸盐水泥、粉质黏土和水放入搅拌机内混合均匀，搅拌速度为700r/min，搅拌时间为10min，搅拌后即得注浆浆液。
实施例1
一种盾构壁后注浆浆液，包括如下重量百分比的各组分：固化剂8％、硅酸盐水泥10％和粉质黏土82％。上述固化剂包括如下重量百分比的各组分：半水石膏8％、铝酸钙40％、硅微粉40％、明矾石5％、生石灰7％。本实施例的制备方法同上。
实施例2
一种盾构壁后注浆浆液，包括如下重量百分比的各组分：固化剂10％、硅酸盐水泥10％和粉质黏土80％。上述固化剂包括如下重量百分比的各组分：半水石膏8％、铝酸钙40％、硅微粉40％、明矾石5％、生石灰7％。本实施例的制备方法同上。
实施例3
一种盾构壁后注浆浆液，包括如下重量百分比的各组分：固化剂8％、硅酸盐水泥10％和粉质黏土82％。上述固化剂包括如下重量百分比的各组分：半水石膏10％、铝酸钙40％、硅微粉35％、明矾石5％、生石灰10％。本实施例的制备方法同上。
实施例4
一种盾构壁后注浆浆液，包括如下重量百分比的各组分：固化剂10％、硅酸盐水泥10％和粉质黏土80％。上述固化剂包括如下重量百分比的各组分：半水石膏10％、铝酸钙40％、硅微粉35％、明矾石5％、生石灰10％。本实施例的制备方法同上。
实施例5
一种盾构壁后注浆浆液，包括如下重量百分比的各组分：固化剂8％、硅酸盐水泥10％和粉质黏土82％。上述固化剂包括如下重量百分比的各组分：半水石膏12％、铝酸钙45％、硅微粉30％、明矾石8％、生石灰5％。本实施例的制备方法同上。
实施例6
一种盾构壁后注浆浆液，包括如下重量百分比的各组分：固化剂10％、硅酸盐水泥10％和粉质黏土80％。上述固化剂包括如下重量百分比的各组分：半水石膏12％、铝酸钙45％、硅微粉30％、明矾石8％、生石灰5％。本实施例的制备方法同上。
将上述实施例1-6中的盾构壁后注浆浆液进行性能检测，检测结果如表1所示：
表1实施例1-6中的的盾构壁后注浆浆液进行性能检测数据
Figure BDA0002936165110000051
从表1可以看出，实施例1-6的盾构壁后注浆浆液初凝时间均<10h，流动性良好。实际的工程中，可根据地层条件和掘进速度，通过现场试验进一步加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间，对于强透水地层和需要注浆提供较高的早期强度的地段，可通过现场试验进一步调整配比和加入早强剂，进一步缩短胶凝时间，获得早期强度，保证良好的注浆效果。
在标准养护条件下，实施例1-6的盾构壁后注浆浆液24h内室内抗压强度不小于1MPa，28天不小于2.5MPa(略大于强风化岩天然抗压强度)。浆液结石率>95％，即固结收缩率<5％。浆液漏斗黏度为25±3s，可注性良好。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：固化剂8～10％、硅酸盐水泥8～12％和粉质黏土78～84％。
2.根据权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：固化剂10％、硅酸盐水泥10％和粉质黏土80％。
3.根据权利要求2所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于，所述固化剂包括半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石和生石灰。
4.根据权利要求3所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于，所述固化剂中半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石和生石灰所占的重量百分比为：半水石膏8～12％、铝酸钙40～45％、硅微粉30～40％、明矾石5～10％、生石灰5～10％。
5.根据权利要求4所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于，所述固化剂中半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石和生石灰所占的重量百分比为：半水石膏10％、铝酸钙40％、硅微粉35％、明矾石5％、生石灰10％。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将制备好的固化剂与硅酸盐水泥和粉质黏土加水搅拌混合，即得盾构壁后注浆浆液。
7.根据权利要求6所述的一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，其特征在于，所述固化剂的制备包括如下步骤：将半水石膏、铝酸钙、硅微粉、明矾石、生石灰置于混合装置中混合，混合搅拌3～5min，即得固化剂。
8.根据权利要求6所述的一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，其特征在于：所述加水搅拌混合的搅拌速度为600-700r/min，搅拌时间为8～10min。
9.根据权利要求6所述的一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，其特征在于：所述加水的量是固化剂、硅酸盐水泥和粉质黏土总重量的90％～95％。
10.根据权利要求9所述的一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，其特征在于：所述加水的量是固化剂、硅酸盐水泥和粉质黏土总重量的90％。
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