[發明專利]一種用于富水堆積體地層隧道超前小導管可控注漿材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010894438.4
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111995325B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 張聰;謝亦朋;陽軍生;王樹英;尹健;梁雄;彭雨楊;傅金陽;謝夢珊;劉旭
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學;中南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B111/70
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

一種用于富水堆積體地層隧道超前小導管可控注漿材料，由水泥漿和添加劑(聚乙二醇、氫氧化鈉、硅砂和木質素磺酸鹽)制成。其制備方法：將水與42.5^#普通硅酸鹽水泥均勻混合制成水泥漿；將氫氧化鈉與硅砂加入水中均勻混合、溶解，得到溶液A；將PEG?800固體加入水中溶解，得到溶液B；將溶液A、溶液B和木質素磺酸鹽加入到所述水泥漿中充分混合，即得到可控注漿材料。本發明的可控注漿材料在解決了傳統注漿材料難以實現的水下抗分散性和可控性的同時，也滿足了隧道開挖對于漿材的膠凝時間、早期強度、析水率等性能的要求，在注漿結束后，富水堆積體地層加固效果良好，對環境無污染，節省了造價且滿足施工進度要求。

技術領域

本發明屬于地下工程處理注漿技術領域，尤其涉及一種用于富水堆積體地層隧道超前小導管注漿材料及其制備方法。

背景技術

隨著我國交通運輸業的不斷發展，越來越多的隧道將不可避免的修建在不良地質環境中。其中，松散堆積體地層由于分布廣、地質條件復雜是隧道施工過程中經常遇到的復雜難題，尤其對于富水的松散堆積體地層，施工過程中極易發生工程事故。針對上述難題，目前工程上普遍采用小導管預注漿技術來解決該問題，而注漿材料是確保小導管預注漿效果的關鍵因素。

現階段，工程上小導管預注漿較為常用的材料有純水泥漿、水泥基速凝漿液以及其它化學漿液等；其中，純水泥漿液存在凝結時間慢、漿液穩定性差以及注漿擴散范圍不可控等缺點，且富水環境下極易分散，注漿效果差；水泥基速凝漿液不存在上述問題，但注漿過程漿液難以把控，常存在堵管、擴散范圍不足等現象；而化學漿液解決了上述漿材存在的諸多問題，但注漿材料價格昂貴，對環境存在一定的污染，難于推廣應用。因此，研制一種理想的富水堆積體地層隧道超前小導管可控注漿材料是本領域工程人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種富水堆積體地層隧道超前小導管可控注漿材料及制備方法，該可控注漿材料具有良好的水下抗分散性，漿液凝結時間和流動性能易調節，漿液穩定性高，結石體早期強度適宜、后期強度高，能滿足注漿完成后較短時間內實現對隧道的安全開挖。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種用于富水堆積體地層隧道超前小導管可控注漿材料，所述可控注漿材料由水泥漿和添加劑制成，所述水泥漿的水灰比為0.8:1～1:1，所述添加劑包括聚乙二醇、氫氧化鈉、硅砂和木質素磺酸鹽。通過對水泥漿中水灰比的控制，可以保證注漿材料的強度、膠凝時間，保證施工的順利進行。申請人發現，若水泥水灰比太大，則漿液強度低、膠凝時間慢，會延緩工序銜接時間；若水泥水灰比太小則強度過高，不利于注漿施工以及增加后續開挖難度。

上述的可控注漿材料，優選的，所述聚乙二醇的添加量占所述水泥漿中水泥質量的2％～4％，所述氫氧化鈉的添加量占所述水泥漿中水泥質量的2％～2.5％，所述硅砂的添加量占所述水泥漿中水泥質量的6％～7.5％，所述木質素磺酸鹽的添加量占所述水泥漿中水泥質量的0.2％～0.4％。申請人發現，聚乙二醇摻量過大則漿液稠度、粘度過大，不利于漿液擴散與泵送；若摻量過小，則漿液穩定性差，水下易分散；若氫氧化鈉與硅砂含量過大，則漿液凝結速度較快，容易堵管，可灌性差；若摻量過小，則漿液擴散范圍不可控、早期強度發展慢；若木質素磺酸鹽摻量過大，則漿液的流動性太大，注漿范圍不易控制、注漿量大；若摻量過小，則漿液流動性太差，漿液不易擴散和泵送。

上述的可控注漿材料，優選的，所述水泥漿中的水泥為42.5#普通硅酸鹽水泥，該水泥通過80μm方孔篩的篩余量不大于5％。

上述的可控注漿材料，優選的，所述聚乙二醇為試劑純PEG-800固體；所述木質素磺酸鹽為木質素磺酸鈣；所述氫氧化鈉粒度為100～200目；所述硅砂中的二氧化硅含量≥99.5％。