[发明专利]一种隧道减隔震注浆充填材料及其应用

说明书

本发明公开了一种隧道减隔震注浆充填材料及其应用，包括以下组分：乳化沥青、水泥、膨润土、减水剂；其中，水泥与乳化沥青质量比为35%～60%，膨润土与乳化沥青质量比为4%～5%，减水剂与水泥质量比为0.2～0.7%；按照本发明提出的配合比拌和得到浆液，并通过注浆的方式在隧道外部形成减隔震层，形成的减隔震层具有弹性模量低、允许变形量大、不易开裂、抗渗防水的优点。同时，与普通砂浆注浆材料相比，本发明隔震注浆材料的减震率高，减震效果好，对确保地震作用下隧道结构的安全性，以及隧道结构的耐久性，长期稳定性提供了一种新的手段。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道减隔震注浆充填材料及其应用。

背景技术

我国地处印度洋板块、欧亚板块和环太平洋板块之间，是一个多地震国家，大量的隧道建设位于地震活动频发区域。尽管地下结构由于受到围岩的强约束作用，其抗震性能优于地面结构，但多次大地震中均有隧道等地下工程遭到严重破坏的实例。如1995年日本阪神地震中，多段地铁区间隧道遭到严重破坏。1999年我国台湾集集地震，多出山岭隧道发生严重损毁甚至坍塌。2008年我国汶川地震中，多达56座隧道遭受不同程度损毁，不仅造成巨大的经济损失，对后续的抗震救灾工作亦带来重重困难。地下结构一旦遭受震害，其修复难度较大，会严重制约整条线路的安全运营，且当下我国隧道工程建设如火如荼，特长、长大隧道工程不断涌现。尤其是穿越高寒、高海拔、高烈度地震区域的川藏线建设提上日程，对地震区域隧道结构的减震技术开展进一步的研究已迫在眉睫。

目前，隧道工程的抗震减振措施主要包括三类：一类是通过注浆等地层加固手段提高周围地层抗变形能力；第二类是通过调整结构设计来降低整体刚度，增强结构变形能力。第三类是在隧道与周边场地土层间设置隔震层来降低隧道结构内力。上述三类方法均可达到隧道结构抗震减振的效果，对于隧道结构来说，注浆加固地层的方法优点是施工简便、可操作性高。传统注浆材料多为水泥基和水玻璃浆液，其强度较高，可显著提高地层刚度，但当加固范围较小时，结构的地震响应并无明显减小，隔震效果不佳。而大范围加固地层则会显著提高施工成本。一般而言，为保证对围岩的支护效果，隧道结构的刚度远大于围岩的刚度，与地面结构不同，隧道等地下结构在地震时会追随地层发生变形，并不会表现出自身的振动特性。即便通过调整结构设计降低整体刚度来应对，其线路变形后的恢复问题依然难以解决。

相比之下，隔震层技术近年来在地面建筑中被广泛使用，并取得了显著效果。但由于结构差异，普通的隔震层技术难以运用到隧道工程中，且隧道埋深较大时，隔震层的设置更不容易实现。因此，结合隧道施工特点，使用注浆的方式在隧道衬砌外围形成具有减隔震效果的隔震层是较为可行的办法。相关研究显示，有使用气泡轻质混凝土作为注浆充填隔震材料的，但气泡轻质土本质是多孔混凝土材料，存在脆性高，容易开裂的问题。也有使用高聚物注浆材料的，但其膨胀压力不易控制。由于诸多原因，目前仍没有见诸推广实用的隧道注浆减隔震材料。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提供一种适用于地震频发地区隧道通过注浆方式形成减隔震层的减隔震材料及其应用。

本发明采用的技术方案是：一种隧道减隔震注浆充填材料，包括以下组分：乳化沥青、水泥、膨润土、减水剂；其中，水泥与乳化沥青质量比为35%～60%，膨润土与乳化沥青质量比为4%～5%，减水剂与水泥质量比为0.2～0.7%。

进一步的，包括以下组分按重量份数计：乳化沥青1000份、水泥500份、膨润土50份、减水剂3份。

进一步的，所述沥青为慢裂快凝型阳离子型，沥青浓度为60%，水泥为硅酸盐水泥，膨润土为钠基膨润土，减水剂为Q8013HPWR早强型高性能减水剂。

一种隧道减隔震注浆充填材料的应用，各组分充分混合后得到的浆液，通过注浆孔注浆在隧道外部形成减隔震层。

本发明的有益效果是：