[發明專利]一種早強型隧道注漿材料

在審

• 申請號: 201810569210.0
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108569877A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 陳建勛;羅彥斌;謝江濤;薛金紅;郭亞龍;吉祥;劉偉偉
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06;C04B111/70
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種早強型隧道注漿材料，包括水泥、水以及粉煤灰，其中，粉煤灰和水泥的重量比為(0.5～1):1，水的質量與水泥與粉煤灰的總質量的比為(0.48～0.5):1。針對軟弱松散破碎地層隧道大變形災害特點，充分實現了地層注漿加固和錨桿注漿加固的高強快硬性能，4h抗壓強度>10MPa；能及時有效發揮加固和懸吊作用，經渭武高速木寨嶺隧道現場實際應用，效果極其顯著。另外，流動性較好，初凝時間為40±5min。本發明涉及的水泥粉煤灰漿不僅能滲透到松散破碎地層的節理裂隙中，且結石率高，能有效起到加固圍巖和提供抗拔力的作用。并且價格低廉，適合推廣。

技術領域

本發明涉及一種早強型隧道注漿材料，屬于注漿材料技術領域。

背景技術

我國是世界上隧道工程規模最大、數量最多、修建速度最快的國家。截至 2016年底已建成公路隧道14040km/15181座，截至2017年底已建成鐵路隧道 15781km/14700座，到2020年，我國高速鐵路建成里程達3萬公里(現有2.2 萬公里)，需新增0.8萬公里；高速公路建成里程達15萬公里(現有13.1萬公里)，需新增1.9萬公里。另外，規劃也指出：中西部地區交通發展短板明顯，相對滯后，要強化中西部地區通道建設。中西部地區迎來了新一輪的交通基礎設施建設高潮。

中西部地區以山地和重丘為主，地形地質條件復雜多變，發展交通必然會遇到大量的隧道工程。隨著隧道建設標準和建設規模的提高，安全高效地穿越高地應力軟巖地區面臨巨大挑戰，特別是穿越軟弱松散破碎巖層時，高地應力軟巖大變形問題突出，現有的隧道理論方法和建設技術水平已經不能滿足工程防災減災的需求。例如：2017年9月建成通車的蘭渝鐵路木寨嶺隧道長19.1km，圍巖以碳質板巖為主，施工過程中發生大變形，最大收斂變形達2.59m，最大拱部沉降達1.81m，造成初期支護與二次襯砌侵限、開裂、局部塌陷，被迫頻繁拆換拱架，造成工期延誤33個月，社會影響惡劣。

按照注漿對象和目的不同，隧道內注漿可分為：地層加固注漿、塌方體注漿、隧道止水注漿、錨桿注漿等4大類。地層注漿和錨桿加固(如讓壓錨桿)是控制軟弱松散破碎地層大變形最有效、最常見的工程措施。因此，漿液的性能對隧道注漿工程來講尤為重要。注漿材料是加固軟弱圍巖形成加固圈和承載拱及提供錨桿錨固力的關鍵。在注漿工程的設計中，漿液的選擇是重要的一環，它直接影響著注漿的質量和工程的造價。由于注漿的目的和要求不同，選用的漿液亦應不同。隧道工程以往通用的注漿材料是普通硅酸鹽水泥凈漿，該水泥凈漿(水灰比以0.5 計)凝結時間往往大于5h，按照隧道正常工序用時，隧道已進行了1次爆破施工。隧道初期支護由于自身結構穩定性差，在自重和爆破擾動附加荷載作用下往往發生沉降變形，多者可達100～200mm/d，此時錨桿周圍充填的水泥漿液仍沒有或者只有極小的強度和握裹力，錨桿錨固力、對初期支護的懸吊作用及對圍巖的擠壓加固作用得不到及時有效地發揮，圍巖與初期支護脫空，上覆巖體失去支護約束，由于軟巖黏聚力很小，難以克服自重和施工擾動產生的附加荷載，使拱部巖體產生向下的滑移和松動，進而引起拱部松動區擴大，初期支護結構穩定性進一步惡化，出現鋼架扭曲折斷、噴射混凝土開裂等初期支護失穩破壞問題，加劇大變形災害的發生。因此，大變形隧道的防控往往是非常困難和難見成效的。因此，針對軟弱松散破碎地層隧道大變形災害的防治，常用于地層加固和錨桿加固的注漿材料存在以下不足之處：

(1)缺乏針對性。對于軟弱松散破碎地層隧道大變形災變的特性與機理缺乏針對性，防控效果不理想。

(2)早期強度低。不能及時加固圍巖和提供錨桿錨固力，在頻繁施工擾動 (特別是爆破振動)作用下，初期支護極易發生沉降變形，與圍巖脫空，進而牽引上覆圍巖松動，誘發大變形災害發生。

(3)漿液凝結速度慢。易在地下水作用下稀釋、流失，造成注漿質量差。

(4)設計水灰比不合理。W/C＝1:1過稀的水泥漿液在隧道注漿工程中屢見不鮮。