一种盾构壁后注浆浆液及其制备方法与流程

本发明涉及盾构注浆和高分子材料，具体说是一种盾构壁后注浆浆液及其制备方法。

背景技术：

1、盾构在施工过程中当管片安装结束后，盾构机顶进时，尾盾逐步脱离管片，此时管片处于无支撑状态，会发生错位、围岩坍塌从而发生地表下沉甚至地层坍塌，因此在盾构机掘进过程中需要进行注浆操作。

2、注浆浆液在盾构施工中具有以下四个基本作用：第一，控制盾构周边地层松动，防止较大地层位移或坍塌；第二，作为防水系统，防止地下水渗流到隧道内部；第三，支撑管片，使作用在管片上的油缸推力顺利传递到地层中；第四，作为隧道衬砌结构的加强层，对隧道起到保护作用。

3、现有的注浆材料可分为单液型浆料和双液型浆料，其中单液型浆料主要由砂、水泥、水、膨润土等为主，结合其他辅料组成；双液型浆料是由a浆液（冰泥、水、陶土或膨润土等）和固化剂b浆液组成；其中单液型浆液材料主体是砂浆，粘度大、流动性差、注浆后强度高，双液型浆液不含砂浆，粘性小，流动性好，强度相对差。可以看出，市场上的壁后注浆浆液普遍存在可注性和固化强度相矛盾的问题，可注性强则强度低，强度高则可注性差，这是因为普通浆液的强度一般与掺水率成反比，而浆液的黏度与掺水率成正比。而盾构施工过程中所需的浆液在运输过程中对可注性有要求，需要在注浆之前具有高流动性，而浆液注入后对浆液的强度有要求，需要强度瞬间上升，提高浆液的防水性能和壁后注浆强度。

4、因此现在亟需研发既满足注浆前可注性要求、流动性强，又满足注浆后防水性能高和强度高的浆液，以满足盾构壁后注浆的需要。

技术实现思路

1、为解决现有盾构壁后注浆浆液可注性和注浆强度无法同时满足要求的问题，本发明的目的是提供一种盾构壁后注浆浆液及其制备方法。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种盾构壁后注浆浆液，以重量份计，由以下原料组成：固化胶结外加剂15~20份、渣土80~90份和水78~107份；所述固化胶结外加剂由癸二酸二酰肼、无机酸、黄原胶、二氰二氨和磷酸硅粉组成。

4、优选地，所述无机酸为质量浓度30~40%的硫酸或盐酸。

5、优选地，所述癸二酸二酰肼、无机酸、黄原胶、二氰二氨和磷酸硅粉的质量比为30~35：2~3：35~40：20~30：5~10。

6、优选地，所述盾构壁后注浆浆液以重量份计，由以下原料组成：固化胶结外加剂16份、渣土85份和水96份。

7、优选地，所述渣土为施工现场的工程渣土。

8、优选地，所述癸二酸二酰肼、无机酸、黄原胶、二氰二氨和磷酸硅粉的质量比为32：2.5：36：24：8。

9、优选地，水的质量为固化胶结外加剂和渣土总质量的92~97%。

10、优选地，所述磷酸硅粉中sio2/p2o5的摩尔比为1.2~2.5。

11、本发明还包括一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，以重量份计，将固化胶结外加剂15~20份、渣土80~90份和水78~107份搅拌混合均匀，得到盾构壁后注浆浆液。

12、优选地，所述固化胶结外加剂的制备过程包括以下步骤：

13、将癸二酸二酰肼、无机酸、黄原胶、二氰二氨置于混合装置中搅拌10~15分钟，混合均匀后，静置7~10分钟，然后向其中加入磷酸硅粉，搅拌10~15分钟，混合均匀后静置7~10分钟得到固化胶结外加剂。

14、本发明相比现有技术具有以下优点：

15、本发明的盾构壁后注浆浆液，在注浆前流动性好，可注性强，注浆后强度高、防水性好、耐温性强、耐酸碱腐蚀性强，能够满足盾构壁后注浆的要求。本发明通过固化胶结外加剂、渣土和水的混合得到浆液，首先，固化胶结外加剂中的癸二酸二酰肼在无机酸的催化下生成肼盐，葵二酸二酰肼盐在二氰二氨激发下发生交联反应，形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物，具有优良的绝缘性能、力学性能和化学稳定性，可以加速浆液凝固，能够提高浆液在注浆后的整体强度、抗压性能和耐腐蚀性能；固化胶结外加剂中的磷酸硅粉能有效提高浆液的强度、防水性能、抗酸碱腐蚀性能和稳定性，并保证浆液在注浆前具有一定的流动性和可注性。

16、本发明的盾构壁后注浆浆液通过将现场工程渣土作为原料，加入固化胶结外加剂和水混合搅拌即可得到，注浆的浆液可注性强、流动性强，普通注浆机即可适用，对注浆设备要求低，大大提高了注浆浆液的使用范围。

技术特征：

1.一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于：所述盾构壁后注浆浆液以重量份计，由以下原料组成：固化胶结外加剂15~20份、渣土80~90份和水78~107份；所述固化胶结外加剂由癸二酸二酰肼、无机酸、黄原胶、二氰二氨和磷酸硅粉组成。

2.根据权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于：所述无机酸为质量浓度30~40%的硫酸或盐酸。

3.根据权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于：所述癸二酸二酰肼、无机酸、黄原胶、二氰二氨和磷酸硅粉的质量比为30~35：2~3：35~40：20~30：5~10。

4.根据权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于：所述盾构壁后注浆浆液以重量份计，由以下原料组成：固化胶结外加剂16份、渣土85份和水96份。

5.根据权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于：所述渣土为施工现场的工程渣土。

6.根据权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于：所述癸二酸二酰肼、无机酸、黄原胶、二氰二氨和磷酸硅粉的质量比为32：2.5：36：24：8。

7.根据权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于：水的质量为固化胶结外加剂和渣土总质量的92~97%。

8.根据权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液，其特征在于：所述磷酸硅粉中sio2/p2o5的摩尔比为1.2~2.5。

9.权利要求1所述的一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，其特征在于：以重量份计，将固化胶结外加剂15~20份、渣土80~90份和水78~107份搅拌混合均匀，得到盾构壁后注浆浆液。

10.根据权利要求9所述的一种盾构壁后注浆浆液的制备方法，其特征在于：所述固化胶结外加剂的制备过程包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种盾构壁后注浆浆液，涉及盾构注浆和高分子材料技术领域；以重量份计，由固化胶结外加剂15~20份、渣土80~90份和水78~107份组成；所述固化胶结外加剂由癸二酸二酰肼、无机酸、黄原胶、二氰二氨和磷酸硅粉组成；本发明的盾构壁后注浆浆液，在注浆前流动性好，可注性强，注浆后强度高、防水性好、耐温性强、耐酸碱腐蚀性强，能够满足盾构壁后注浆的要求；固化胶结外加剂形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物，具有优良的绝缘性能、力学性能和化学稳定性，可以加速浆液凝固，能够提高浆液在注浆后的整体强度、抗压性能和耐腐蚀性能。技术研发人员：陈健,吴言坤,杨公标,刘涛,张亚男,李秀东,王锟,孔德奥,周祥,舒计城,杜志锋受保护的技术使用者：中铁十四局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12