CN114409367A - 一种突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的制备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的制备及其应用。所述突水突泥隧道高聚物复合注浆材料由质量比为20‑30:70‑80的A组分和B组分混合固化而成；所述A组分由P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水混合而成；所述B组分由二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷混合而成。本发明具有低碳环保、经济高效、资源利用率高、突水突泥灾害处治效率快等特点。本发明可大幅降低隧道突水突泥的处治时间和施工周期，充分利用低成本的水泥‑水玻璃双浆液和聚氨酯高分子的特殊防渗透性进行突水突泥隧道灾害的快速处治，产生显著的经济社会效益。
Description
技术领域
本发明属于公路隧道注浆技术领域，具体涉及一种突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的制备及其应用。
背景技术
随着国民经济的发展，基础设施建设不断加速，我国隧道建设逐渐向地质复杂、地形多变的山区及岩溶区域转移，并呈现出“大埋深、长路线、高应力、高水压”的发展趋势，突水突泥灾害也日益严重。突水突泥隧道灾害是诱发隧道工程重大安全事故的关键，占77％以上，同时也是隧道施工遭遇的最为严重的地质灾害之一。隧道突水突泥往往还会引起不同程度的塌方、冒顶等次生灾害，破坏隧址区生态。突水突泥灾害控制材料及技术已逐渐成为制约隧道工程建设发展的关键科学技术难题。一种突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的制备及其应用成果对保障隧道施工及运营安全具有重要的工程价值和实际意义。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种低碳环保、经济高效、资源利用率高、处治效率快的突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的制备及其应用。
所述突水突泥隧道高聚物复合注浆材料由质量比为20-30:70-80的A组分和B组分混合固化而成；所述A组分为质量比10:10:7的P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水混合而成；所述B组分为质量比18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷混合而成。
所述突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的制备方法为：①将P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水以10:10:7的质量比混合形成复合注浆材料A组分；②然后将二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷以18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的质量比混合均匀形成复合注浆材料B组分；③A组分和B组分按20-30:70-80的质量比混合固化得到突水突泥隧道高聚物复合注浆材料。
所述混合操作使用搅拌机搅拌，搅拌时间为10-30min，搅拌速度为100-300转/分钟。
所述的突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的使用方法为：采用注浆管在隧道突水突泥区域开挖轮廓线外设置管棚注浆，注浆管布设2层，注浆孔间距设置为1.5m，单根注浆管长度为6m，注浆深度大于等于18m，采用分段式注浆，预留C35混凝土止浆墙5-8m，首先注入A组分，待突水突泥量少于10L/s时注入B组分，注浆结束后进行钻检查孔法检查注浆效果，检查孔涌水量小于0.2L/(m·min)；同时对检查孔进行注浆试验，10min达到设计终压4-5MPa，吸浆量小于5L/min时判定注浆效果良好，注浆结束。
本发明的一种突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的制备及其应用具有低碳环保、经济高效、资源利用率高、突水突泥灾害处治效率快等特点。本发明可大幅降低隧道突水突泥的处治时间和施工周期，充分利用低成本的水泥-水玻璃双浆液和聚氨酯高分子的特殊防渗透性进行突水突泥隧道灾害的快速处治，产生显著的经济社会效益。
具体实施方式
以下实施例1-5中，水泥为海螺水泥，水玻璃波美度为25，二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇均为陶氏化学产品，三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷均购于国药集团化学试剂有限公司。
本申请文件中的百分比含量均为质量百分比含量。
实施例1：
本实施例中将P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水以10:10:7的质量比混合形成复合注浆材料A组分；然后将二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷以18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的比例混合均匀形成复合注浆材料B组分；A组分和B组分按27：73的质量比混合(搅拌机搅拌10min，搅拌速度为100转/分钟)固化制备突水突泥隧道高聚物复合注浆材料；最后采用直径为108mm的注浆管在隧道突水突泥区域开挖轮廓线外设置超大管棚注浆，注浆管布设2层，注浆孔间距设置为1.5m，单根注浆管长度为6m，注浆深度大于等于18m，采用分段式注浆，预留C35混凝土止浆墙5m，首先注入高聚物复合注浆材料A组分，待突水突泥量少于10L/s时注入高聚物复合注浆材料B组分，注浆结束后进行钻检查孔法检查注浆效果，检查孔涌水量小于0.2L/(m·min)；同时对检查孔进行注浆试验，检查孔注浆压力上升很快，达到设计终压4MPa用时小于10min，吸浆量小于5L/min时判定注浆效果良好，注浆结束。
注浆效果检验如表1所示，检查孔涌水量为0.1L/(m·min)，8min即可达到设计终压4MPa，吸浆量为4L/min，结合数据可知，高聚物复合注浆材料注浆效果良好，完全可处治突水突泥隧道病害。
表1.注浆效果检验如表
实施例2：
本实施例中将P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水以10:10:7的质量比混合形成复合注浆材料A组分；然后将二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷以18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的比例混合均匀形成复合注浆材料B组分；A组分和B组分按20：80的质量比混合(搅拌机搅拌30min，搅拌速度为100转/分钟)固化制备突水突泥隧道高聚物复合注浆材料；最后采用直径为108mm的注浆管在隧道突水突泥区域开挖轮廓线外设置超大管棚注浆，注浆管布设2层，注浆孔间距设置为1.5m，单根注浆管长度为6m，注浆深度大于等于18m，采用分段式注浆，预留C35混凝土止浆墙6m，首先注入高聚物复合注浆材料A组分，待突水突泥量少于10L/s时注入高聚物复合注浆材料B组分，注浆结束后进行钻检查孔法检查注浆效果，检查孔涌水量小于0.2L/(m·min)；同时对检查孔进行注浆试验，检查孔注浆压力上升很快，达到设计终压4MPa用时小于10min，吸浆量小于5L/min时判定注浆效果良好，注浆结束。
注浆效果检验如表2所示，检查孔涌水量为0L/(m·min)，6min即可达到设计终压4MPa，吸浆量为2L/min，结合数据可知，高聚物复合注浆材料注浆效果良好，完全可处治突水突泥隧道病害。
表2.注浆效果检验如表
实施例3：
本实施例中将P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水以10:10:7的质量比混合形成复合注浆材料A组分；然后将二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷以18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的比例混合均匀形成复合注浆材料B组分；A组分和B组分按30：70的质量比混合(搅拌机搅拌30min，搅拌速度为100转/分钟)固化制备突水突泥隧道高聚物复合注浆材料；最后采用直径为108mm的注浆管在隧道突水突泥区域开挖轮廓线外设置超大管棚注浆，注浆管布设2层，注浆孔间距设置为1.5m，单根注浆管长度为6m，注浆深度大于等于18m，采用分段式注浆，预留C35混凝土止浆墙6m，首先注入高聚物复合注浆材料A组分，待突水突泥量少于10L/s时注入高聚物复合注浆材料B组分，注浆结束后进行钻检查孔法检查注浆效果，检查孔涌水量小于0.2L/(m·min)；同时对检查孔进行注浆试验，检查孔注浆压力上升很快，达到设计终压4MPa用时小于10min，吸浆量小于5L/min时判定注浆效果良好，注浆结束。
注浆效果检验如表3所示，检查孔涌水量为0.15L/(m·min)，5min即可达到设计终压4MPa，吸浆量为3L/min，结合数据可知，高聚物复合注浆材料注浆效果良好，完全可处治突水突泥隧道病害。
表3.注浆效果检验如表
实施例4：
本实施例中将P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水以10:10:7的质量比混合形成复合注浆材料A组分；然后将二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷以18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的比例混合均匀形成复合注浆材料B组分；A组分和B组分按27：73的质量比混合(搅拌机搅拌10min，搅拌速度为300转/分钟)固化制备突水突泥隧道高聚物复合注浆材料；最后采用直径为108mm的注浆管在隧道突水突泥区域开挖轮廓线外设置超大管棚注浆，注浆管布设2层，注浆孔间距设置为1.5m，单根注浆管长度为6m，注浆深度大于等于18m，采用分段式注浆，预留C35混凝土止浆墙6m，首先注入高聚物复合注浆材料A组分，待突水突泥量少于10L/s时注入高聚物复合注浆材料B组分，注浆结束后进行钻检查孔法检查注浆效果，检查孔涌水量小于0.2L/(m·min)；同时对检查孔进行注浆试验，检查孔注浆压力上升很快，达到设计终压4MPa用时小于10min，吸浆量小于5L/min时判定注浆效果良好，注浆结束。
注浆效果检验如表4所示，检查孔涌水量为0.1L/(m·min)，7min即可达到设计终压4MPa，吸浆量为2L/min，结合数据可知，高聚物复合注浆材料注浆效果良好，完全可处治突水突泥隧道病害。
表4.注浆效果检验如表
实施例5：
本实施例中将P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水以10:10:7的质量比混合形成复合注浆材料A组分；然后将二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷以18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的比例混合均匀形成复合注浆材料B组分；A组分和B组分按27：73的质量比混合(搅拌机搅拌30min，搅拌速度为300转/分钟)固化制备突水突泥隧道高聚物复合注浆材料；最后采用直径为108mm的注浆管在隧道突水突泥区域开挖轮廓线外设置超大管棚注浆，注浆管布设2层，注浆孔间距设置为1.5m，单根注浆管长度为6m，注浆深度大于等于18m，采用分段式注浆，预留C35混凝土止浆墙6m，首先注入高聚物复合注浆材料A组分，待突水突泥量少于10L/s时注入高聚物复合注浆材料B组分，注浆结束后进行钻检查孔法检查注浆效果，检查孔涌水量小于0.2L/(m·min)；同时对检查孔进行注浆试验，检查孔注浆压力上升很快，达到设计终压4MPa用时小于10min，吸浆量小于5L/min时判定注浆效果良好，注浆结束。
注浆效果检验如表4所示，检查孔涌水量为0.1L/(m·min)，5min即可达到设计终压4MPa，吸浆量为1L/min，结合数据可知，高聚物复合注浆材料注浆效果良好，完全可处治突水突泥隧道病害。
表5.注浆效果检验如表
Claims (4)
1.一种突水突泥隧道高聚物复合注浆材料，其特征在于，所述突水突泥隧道高聚物复合注浆材料由质量比为20-30:70-80的A组分和B组分混合固化而成；所述A组分为质量比10:10:7的P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水混合而成；所述B组分为质量比18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷混合而成。
2.一种突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤为：①将P.O.42.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、水以10:10:7的质量比混合形成复合注浆材料A组分；②然后将二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、丙三醇、三羟甲基丙烷以18：17：35：1.3：1.3：0.2：0.2的质量比混合均匀形成复合注浆材料B组分；③A组分和B组分按20-30:70-80的质量比混合固化得到突水突泥隧道高聚物复合注浆材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合操作使用搅拌机搅拌，搅拌时间为10-30min，搅拌速度为100-300转/分钟。
4.根据权利要求1所述的突水突泥隧道高聚物复合注浆材料的使用方法，其特征在于，所述使用方法的具体操作为：采用注浆管在隧道突水突泥区域开挖轮廓线外设置管棚注浆，注浆管布设2层，注浆孔间距设置为1.5m，单根注浆管长度为6m，注浆深度大于等于18m，采用分段式注浆，预留C35混凝土止浆墙5-8m，首先注入A组分，待突水突泥量少于10L/s时注入B组分，注浆结束后进行钻检查孔法检查注浆效果，检查孔涌水量小于0.2L/(m·min)；同时对检查孔进行注浆试验，10min达到设计终压4-5MPa，吸浆量小于5L/min时判定注浆效果良好，注浆结束。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220429 |