一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)合材料注漿漿液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(shè)備為雙層攪拌槽，(2)B液配置設(shè)備采用高速制漿機(jī)，A液和B液通過雙缸雙液注漿泵即能實現(xiàn)A液和B液按體積比為1:1進(jìn)行注漿，A液和B液的出漿體積比為1:1。本發(fā)明的優(yōu)點是彌補(bǔ)了傳統(tǒng)水泥?水玻璃雙液注漿材料耐久性差、結(jié)石強(qiáng)度不高的特點，提高了漿液的均勻性和穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)合材料注漿漿液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)合材料注漿漿液及其制備方法，屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，根據(jù)不同的地質(zhì)和環(huán)境情況，現(xiàn)有的傳統(tǒng)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(jī)類化學(xué)漿液價格昂貴，不適用于大體積加固；現(xiàn)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(jié)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(yīng)用于暗挖隧道超前預(yù)注漿加固以及軟地基加固等工程。但現(xiàn)在常用的水泥-水玻璃雙液注漿材料存在著耐久性差、結(jié)石強(qiáng)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(jìn)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?zhí)枮镃N201310548664.7的專利公開了一種千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)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(diào)節(jié)材料1-50份、復(fù)合外加劑0.1-20份、水30-50份。本發(fā)明可通過比重調(diào)節(jié)材料精確調(diào)控漿液比重；利用復(fù)合外加劑的物理化學(xué)作用，凝結(jié)時間長可調(diào)控。申請?zhí)枮镃N201410234079.4的專利公開了一種埃洛石納米管-磷酸銨鹽復(fù)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(yīng)，制備埃洛石納米管-磷酸銨鹽復(fù)合材料。本發(fā)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(fù)合材料，對高分子具有阻燃和增強(qiáng)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(diào)整投料比，使反應(yīng)溫度較低，反應(yīng)時間較短，復(fù)合物粒徑較小且分散均勻。申請?zhí)枮镃N201110429158.7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(fù)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(fā)劑0.2?0.8份，改性聚亞芳醚樹脂復(fù)合材料，其特征在于由以下重量份數(shù)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(jī)磷化物10?20份，抗氧劑I?1.5份，少量的色母。申請?zhí)枮榈膶＠_了 CN201210362370.0—種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)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(fā)明制備的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料具有較高玻纖填充量和較高熔體流動速率。申請?zhí)枮镃N201410040040.9的專利公開了一種致密的鈮鋁化碳-碳化鈮復(fù)合材料及其制備方法。復(fù)合材料由碳化鈮增強(qiáng)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(jīng)物理機(jī)械方法混合勻后裝入表面涂有保護(hù)涂層的石墨模具中冷壓成型，然后在通有保護(hù)氛的熱壓爐中燒結(jié)，升溫速率為15?30°C/分鐘，燒結(jié)溫度為1675?1725°C、燒結(jié)時間為I?2小時、燒結(jié)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(wěn)定性降低，固體顆粒分離和沉淀，導(dǎo)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(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述技術(shù)問題的隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)合材料注漿漿液及其制備方法，本發(fā)明針對傳統(tǒng)水泥-水玻璃雙液漿不能有效兼顧地層加固強(qiáng)度及止水效果以及水泥漿液穩(wěn)定性問題，通過在水泥和水玻璃雙液漿的基礎(chǔ)上加入一定比例的外加劑，對漿液性能進(jìn)行改良，以期達(dá)到增強(qiáng)漿液的固結(jié)強(qiáng)度，提高其耐久性以及水泥漿液穩(wěn)定性的目的，確保注漿加固和止水效果。
[0005]本發(fā)明公開的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(zhì)量比為0.8:1?1:1，所述膨潤土的摻入的質(zhì)量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質(zhì)量的1.5%?2%，所述XPM劑的摻入的質(zhì)量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質(zhì)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(fā)明的隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(shè)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(jìn)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(shè)備采用高速制漿機(jī)，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(jìn)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(xiàn)A液和B液按體積比為1:1進(jìn)行注漿，所述雙缸雙液注漿栗為臥式雙作用往復(fù)式活塞栗，雙缸獨立，有兩個吸、排漿口，能進(jìn)行雙液注漿作業(yè)，A液和B液的出漿體積比為1:1。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點是:和傳統(tǒng)水泥-水玻璃雙液漿相比，本發(fā)明通過在水泥-水玻璃雙漿液的基礎(chǔ)上加入一定比例的外加劑，對漿液性能進(jìn)行了改良，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)水泥-水玻璃雙液注漿材料耐久性差、結(jié)石強(qiáng)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(wěn)定性，從而解決了暗挖施工時掌子面土體強(qiáng)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(fā)明所述的隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明公開的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(zhì)量比為0.8:1?1:1，所述膨潤土的摻入的質(zhì)量為所述普通娃酸鹽水泥摻入的質(zhì)量的1.5%?2%，所述XPM劑的摻入的質(zhì)量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質(zhì)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(fā)明的隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(shè)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(jìn)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(shè)備采用高速制漿機(jī)，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(jìn)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(xiàn)A液和B液按體積比為1:1進(jìn)行注漿，所述雙缸雙液注漿栗為臥式雙作用往復(fù)式活塞栗，雙缸獨立，有兩個吸、排漿口，能進(jìn)行雙液注漿作業(yè)，A液和B液的出漿體積比為1:1。
[0033]本發(fā)明的隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(jìn)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(nèi)按A液與B液的體積比1:1混合。
[0034]本發(fā)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(yù)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(jī)實施“鉆注一體化，分段后退式”的注漿施工方案。二重管鉆機(jī)注漿就是在普通水泥-水玻璃雙漿液基礎(chǔ)上加入一定比例的外加劑，同時利用專用二重管鉆機(jī)實現(xiàn)鉆進(jìn)并及時注漿。二重管鉆機(jī)注漿適用任意角度注漿孔注漿，其鉆桿為特質(zhì)二重管，鉆桿頭部有混合器，能實現(xiàn)鉆進(jìn)至設(shè)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(zhì)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(shù)2.6?2.8;水玻璃原漿與水的體積比為1:1，調(diào)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(fā)明所述隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(zhì)量比為0.8:1?1:1，所述膨潤土摻入的質(zhì)量為所述P042.5普通硅酸鹽水泥摻入的質(zhì)量的1.5%?2%，所述XPM劑摻入的質(zhì)量為所述P042.5普通硅酸鹽水泥摻入的質(zhì)量的3%?5%，其余為水。
[0036]所述膨潤土摻入的質(zhì)量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質(zhì)量的1.5%?2%，能提高漿液的均勻性和穩(wěn)定性，且結(jié)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(jìn)水泥水化反應(yīng)的進(jìn)程，并提高其強(qiáng)度；(2)XPM劑使水泥漿液耐久性增強(qiáng)。由于XPM劑是無機(jī)中性礦物外加劑，摻入漿液中，減水率為35%?37%，抗壓強(qiáng)度提高2倍?3倍，抗?jié)B指標(biāo)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(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)，能夠輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(zhì)量比為0.8:1?1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)合材料注漿漿液，其特征在于，所述膨潤土的摻入的質(zhì)量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質(zhì)量的1.5%?2%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)合材料注漿漿液，其特征在于，所述XPM劑的摻入的質(zhì)量為所述普通硅酸鹽水泥摻入的質(zhì)量的3%?5%，其余為水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(quán)利要求1所述的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(shè)備為雙層攪拌槽， (2)B液即水泥基漿液配置設(shè)備采用高速制漿機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(jìn)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(jù)權(quán)利要求6所述的一種隧道掘進(jìn)全斷面超前復(fù)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(jìn)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(xiàn)A液和B液按體積比為1:1進(jìn)行注漿，所述雙缸雙液注漿栗為臥式雙作用往復(fù)式活塞栗，雙缸獨立，有兩個吸、排漿口，能進(jìn)行雙液注漿作業(yè)，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(fā)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