[发明专利]一种可快速凝结的单组分活性同步注浆液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可快速凝结的单组分活性同步注浆液，由以下质量份的原料组成：水泥100份、粉煤灰240～270份、膨润土65～80份、砂500～550份、高效抗分散剂5～7份、封装速凝剂胶囊0.5～1.5份、洁净水360份～390份，其中，所述封装速凝剂胶囊的外部为水溶性封装材料，内部为速凝剂。本发明通过在同步注浆单浆液中引入自制的高效抗分散剂，大幅度提升浆液自身粘聚性；同时掺入囊芯为速凝剂的水溶性封装胶囊，在保证浆液良好工作性能的同时，显著提高了单浆液的早期强度，加强凝结块在土体与管片之间快速提供抗浮支撑，抑制同步注浆尚未凝固隧道段产生的浮力，控制隧道管片结构的变形。

技术领域

本发明涉及同步注浆液领域。更具体地说，本发明涉及一种可快速凝结的单组分活性同步注浆液及其制备方法。

背景技术

地下空间利用逐渐成为城市发展的趋势，尤其是城市地铁隧道的建设，但盾构法隧道施工过程中一般会引起地表沉降，其中以管片壁后空隙沉降为主。控制管片壁后沉降的关键在对管片壁后进行有效充填，因此需从盾尾向壁后充填同步注浆浆液。适宜的同步注浆浆液凝结时间对控制盾构法施工管片稳定至关重要。一般同步注浆有单液浆和双液浆两种，各有优缺点。

双液浆：优点是大量使用水玻璃，浆液凝结快，隧道超挖空隙可以迅速填充具有一定强度的材料，地表沉降小，隧道上浮控制较好。但是大规模使用耐久性较差，有时会回流盾尾刷，损坏盾尾刷，引发安全风险，国内有些行业已禁止使用。单液浆：优点是稳定性好，耐久性好，但是凝结时间较长，调配凝结时间短时，浆液有可能引发注浆管堵塞以及盾构刷固结，具有巨大风险。若隧道结构长期处在未凝结的浆液中，浮力会造成隧道剪切受力，严重时会破坏隧道结构；特别是在岩层中施工时，由于围岩的自承作用，荷载无法及时生效，隧道上浮十分严重，隧道结构开裂显现比较普遍。

发明内容

本发明提供一种在高渗透、高水压的富水地层中不分散速溶快凝型同步注浆及其制备方法，制备同步注浆液时加入采用羧甲基壳聚糖封装的速凝剂，实现浆液凝结时间可控，且需要时可快速凝结硬化，降低脱出盾构管片的浮力，保护隧道结构完整。通过引入由硫酸铝，十六烷基三丙级溴化铵，纳米二氧化硅，烷基酰胺甜菜碱，聚醚制备的高效抗分散剂，增大同步注浆液粘稠度，阻碍浆液中水分子的迁移，提升浆体内部结构密实度，保证同步注浆过程中浆液不会逸散流失；

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，一方面，本发明的一优选实施方案提供了一种可快速凝结的单组分活性同步注浆液，由以下质量份的原料组成：水泥100份、粉煤灰240～270份、膨润土65～80份、砂500～550份、高效抗分散剂5～7份、封装速凝剂胶囊0.5～1.5份、洁净水360份～390份；

其中，所述封装速凝剂胶囊的外部为水溶性封装材料，内部为速凝剂。

上述实施方案中，掺入少量的封装速凝剂胶囊，其中，封装速凝剂胶囊是利用水溶性封装材料将速凝剂密封在内，将掺杂封装速凝剂胶囊的单组分活性同步注浆液注入土体与管片之间，一段时间后，封装速凝剂的水溶性封装材料溶解，释放速凝剂，速凝剂与单液浆反应，局部迅速生成加强凝结块，使单浆液局部能够快速凝固，局部加强凝结块在土体与管片之间快速提供抗浮支撑，抑制同步注浆尚未凝固隧道段产生的浮力，控制隧道管片结构的变形。

优选地，所述水泥为强度等级42.5级的普通硅酸盐水泥；水泥与封装速凝剂胶囊的重量比为90～100:0.1～10，该掺量下的封装速凝剂胶囊可调节同步注浆液的凝结硬化时间，满足不同情况下的施工需求。

所述粉煤灰为II级灰，密度为2440kg/m³，烧失量小于2.3％，需水比为105％，45μm方孔筛余量不大于20％。

优选地，所述膨润土为纳基膨润土，细度规格为200目；所述砂为天然河砂，细度模数为1.8～2.2，含泥量不高于2.0％，不含泥块。