一种用于隧道洞内加固的注浆浆液及注浆方法与流程

1.本发明涉及隧道施工领域，特别涉及一种用于隧道洞内加固的注浆浆液及注浆方法。


背景技术：

2.在隧道施工中会遇到松散堆积体地层，松散堆积体地层中的土石混合体是介于岩石与土体之间的地质体，由于地层中块石粒径差异较大，地层孔隙率大，堆积体地层注浆与一般的岩土体注浆存在差异。对松散堆积体地层采用一般的岩土体注浆，由于地层稳定差，容易发生侵线，支护拱架变形的现象。
3.因此，针对隧道施工中遇到松散堆积体地层时，进行注浆达到加固地层环境，研发隧道注浆加固工艺，确定浆液配合比数据，以达到加固地层改善地质环境的效果，具有非常重要的意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的主要目的是解决了隧道穿越松散堆积体地层施工时，容易发生侵线，支护拱架变形的技术问题。
5.本发明提供一种用于隧道洞内加固的注浆浆液，包括a浆液以及b添加剂；所述a浆液是由水泥和水在注浆过程中先按照水灰比1～1.2:1的比例搅拌，再按照水灰比0.8～0.9：1的比例搅拌而成；所述b添加剂由速凝剂和高分子材料溶液在注浆过程中按照体积比0.9～1.1:1的比例配制而成，其中，所述速凝剂和所述高分子材料溶液的质量均占所述水泥质量的3％～5％。
6.在本发明的一些实施方式中，所述a浆液是由水泥和水在注浆过程中先按照水灰比1:1的比例搅拌，再按照水灰比0.85：1的比例搅拌而成；所述b添加剂由速凝剂和高分子材料溶液在注浆过程中按照体积比1:1的比例配制而成，其中，所述速凝剂和所述高分子材料溶液的质量均占所述水泥质量的4％。
7.在本发明的一些实施方式中，所述速凝剂是由铝氧熟料、碳酸钠以及生石灰按质量1～1.2:1～1.2:0.5的比例配制而成的粉状物。
8.在本发明的一些实施方式中，所述高分子材料溶液为hj520丙烯酸盐灌浆溶液。
9.本发明还提供一种用于隧道洞内加固的注浆方法，包括以下步骤：s1、测量隧道中心线和高程，并按设计标出小导管的位置；s2、采用小导管直接作为钻杆沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10
°
外插角钻孔，达到设计深度；s3、将注浆管插入所述小导管中，并通过定位钢板将所述注浆管固定在所述小导管上；s4、将配置完成的注浆浆液注入所述注浆管中，其中，具体包括先将b添加剂与水泥和水按水灰比1:1搅拌配置得到的a浆液进行混合，并将混合液注入所述注浆管中，再将b添加剂与水泥和水按水灰比0.8～0.9：1搅拌配置得到的a浆液进行混合，并将混合液注入所述注浆管中；s5、在注浆完成后，对小导管进行封堵，再重复步骤(4)致使每个小导管注浆完毕，完成注浆加固过程。
10.在本发明的一些实施方式中，在步骤s4之后，所述注浆方法还包括根据现场注浆试验和相关注浆施工经验，确定松散堆积体地层的终止注浆压力，并当实时注浆压力达到终止注浆压力，且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80％及以上时结束注浆。
11.本发明提供的一种用于隧道洞内加固的注浆浆液及注浆方法，通过水泥浆液在注浆过程中先按照水灰比1～1.2:1的比例搅拌，再按照水灰比0.8～0.9：1的比例搅拌配置而成，能够实现控制浆液凝胶时间来控制浆液的扩散范围，达到控制加固范围的目的，并且通过在水泥浆液中添加速凝剂和高分子材料溶液并调节速凝剂和高分子材料溶液的添加比，从而控制浆液结石体在预设时间内的强度，即保证掌子面开挖时不会发生垮塌，又有利于隧道的掘进，解决了隧道穿越松散堆积体地层施工时，容易发生侵线，支护拱架变形的技术问题。
附图说明
12.图1为本发明一实施方式的一种用于隧道洞内加固的注浆方法的流程图。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
14.本技术提供一种用于隧道洞内加固的注浆浆液，包括a浆液以及b添加剂；所述a浆液是由水泥和水在注浆过程中先按照水灰比1～1.2:1的比例搅拌，再按照水灰比0.8～0.9：1的比例搅拌而成；所述b添加剂由速凝剂和高分子材料溶液在注浆过程中按照体积比0.9～1.1:1的比例配制而成，其中，所述速凝剂和所述高分子材料溶液的质量均占所述水泥质量的3％～5％。
15.应用本实施例的技术方案，a浆液采用由水泥和水在注浆过程中先按照水灰比1:1的比例搅拌，再按照水灰比0.8～0.9：1的比例搅拌而成，能够实现通过控制浆液的浓度，使得松散地层获得较好的注浆效果，并且不同浓度的浆液其凝胶时间不同，从而通过调节凝胶时间来控制浆液的扩散范围，达到控制加固范围的目的。而且通过调节速凝剂和高分子材料溶液的添加比，从而控制浆液结石体在预设时间内的强度，即保证掌子面开挖时不会发生垮塌，又有利于隧道的掘进，解决了隧道穿越松散堆积体地层施工时，容易发生侵线，支护拱架变形的问题。
16.在一些可选的实施例中，所述a浆液是由水泥和水在注浆过程中先按照水灰比1:1的比例搅拌，再按照水灰比0.85：1的比例搅拌而成；所述b添加剂由速凝剂和高分子材料溶液在注浆过程中按照体积比1:1的比例配制而成，其中，所述速凝剂和所述高分子材料溶液的质量均占所述水泥质量的4％。
17.在一些可选的实施例中，所述速凝剂是由铝氧熟料、碳酸钠以及生石灰按质量1～1.2:1～1.2:0.5的比例配制而成的粉状物。
18.在本发明的一些实施方式中，所述高分子材料溶液为hj520丙烯酸盐灌浆溶液。hj520丙烯酸盐灌浆溶液是一种以丙烯酸盐为主体成分的高强、中膨、低粘弹橡胶型灌浆堵漏材料；hj520由丙烯酸盐主剂、固化剂以及促进剂三组分组成。产品通过双液(或单液)灌浆泵灌浆，固化后形成具有一定强度、粘弹性凝胶体，可应用于混凝土结构裂缝、伸缩缝、沉降缝渗漏水止水灌浆；水库大坝地基基础防渗帷幕灌浆；各类建筑混凝土工程封堵漏水等。
19.如图1所示，其示出了本技术的一种用于隧道洞内加固的注浆方法，包括以下步骤：s1、测量隧道中心线和高程，并按设计标出小导管的位置；s2、采用小导管直接作为钻杆沿隧道纵向开挖轮廓线向外以10
°
外插角钻孔，达到设计深度；s3、将注浆管插入所述小导管中，并通过定位钢板将所述注浆管固定在所述小导管上；s4、将配置完成的注浆浆液注入所述注浆管中，其中，具体包括先将b添加剂与水泥和水按水灰比1:1搅拌配置得到的a浆液进行混合，并将混合液注入所述注浆管中，再将b添加剂与水泥和水按水灰比0.8～0.9：1搅拌配置得到的a浆液进行混合，并将混合液注入所述注浆管中；s5、在注浆完成后，对小导管进行封堵，再重复步骤(4)致使每个小导管注浆完毕，完成注浆加固过程。
20.本实施例的方法，与采用传统的水泥浆液材料注浆相比，采用配置的新型注浆浆液具有浆液粘度低，流动性好、稳定性好以及注浆过程中不发生离析的优点，更适用于松散堆积体地层的注浆加固施工，能很好的保证松散堆积体地层隧道的施工安全，并且能够在很大深度上节约因浆液流失而产生的额外费用。
21.在一个具体的实施例中，一种用于隧道洞内加固的注浆方法具体包括以下步骤：
22.1、设计参数
23.小导管采用外径42mm，壁厚为4mm，长度为4.5m的热轧无缝钢管。采用的注浆管长80cm，在注浆管50cm范围内的管壁上开设两排10个直径为6mm的出浆孔，出浆孔呈梅花形布置，采用长60cm的模袋套在注浆管外，模袋两端采用橡胶箍权固定模袋，模袋采用无纺土工布制作。
24.2、测量定位
25.准确测量隧道纵向线和高程，并按设计标出小导管的位置，在施工作业面上放出钻孔位置，并做好标记。
26.3、注浆管安装
27.注浆管上打设有呈梅花状的出浆孔，其根部通过螺纹与定位钢板相连，定位钢板通过钢丝固定钢拱架上。首先将注浆管与定位钢板相连，并在注浆管上套设一个模袋，然后将注浆管擦服了小导管中，并采用钢丝将定位钢板固定在钢拱架上。
28.4、浆液配制
29.采用搅拌机进行浆液配制，由于松散堆积体地层孔隙率较大，水泥浆液浓度应该进行调整先稀后浓，从而使松散体地区获得较好的注浆效果，因此，每个导管开始注浆时水灰比控制为1:1，然后慢慢调整为0.8:1。
30.速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液的质量分别占水泥质量的3％，根据水泥的质量计算得到所需速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液的质量，然后将速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液加水稀释并搅拌均匀后，分别倒入搅拌机中。
31.5、注浆
32.注浆设备包括：注浆泵、注浆管、空压机、流量计、储浆桶以及封堵设备等。其中注
浆泵的工作压力为2.5mpa，注浆管为40mm的胶管。注浆的主要步骤如下：
33.注浆前首先检查设备是否能正常工作，在洞外将管路全部接通进行试压，试压可用清水进行。在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系统各部件完好畅通。为防止浆液从掌子面溢出，注浆前需要先喷射混凝土厚度5～10cm封闭注浆面，形成止浆盘。为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前还需对所有孔眼安装止浆塞。
34.注浆前清洗管内沉积物，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶，浆液先稀后浓，注浆量先大后小，注浆压力由小到大。
35.根据现场注浆试验和相关注浆施工经验，确定松散堆积体地层的终止注浆压力为1.5mpa～2.0mpa，因此当注浆压力达到1.5mpa～2.0mpa，且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80％及以上时结束注浆。
36.上述实施例中，在注浆时将水灰比控制为1:1，然后慢慢调整为0.8:1，浆液凝胶时间为6小时，并且将质量分别占水泥质量的3％的速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液添加至水泥浆液中，浆液结石体在2小时内的强度为设计需要强度的72％。
37.在另一个具体的实施例中，一种用于隧道洞内加固的注浆方法具体包括以下步骤：
38.1、设计参数
39.小导管采用外径42mm，壁厚为4mm，长度为4.5m的热轧无缝钢管。采用的注浆管长80cm，在注浆管50cm范围内的管壁上开设两排10个直径为6mm的出浆孔，出浆孔呈梅花形布置，采用长60cm的模袋套在注浆管外，模袋两端采用橡胶箍权固定模袋，模袋采用无纺土工布制作。
40.2、测量定位
41.准确测量隧道纵向线和高程，并按设计标出小导管的位置，在施工作业面上放出钻孔位置，并做好标记。
42.3、注浆管安装
43.注浆管上打设有呈梅花状的出浆孔，其根部通过螺纹与定位钢板相连，定位钢板通过钢丝固定钢拱架上。首先将注浆管与定位钢板相连，并在注浆管上套设一个模袋，然后将注浆管擦服了小导管中，并采用钢丝将定位钢板固定在钢拱架上。
44.4、浆液配制
45.采用搅拌机进行浆液配制，由于松散堆积体地层孔隙率较大，水泥浆液浓度应该进行调整先稀后浓，从而使松散体地区获得较好的注浆效果，因此，每个导管开始注浆时水灰比控制为1.2:1，然后慢慢调整为0.9:1。
46.速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液的质量分别占水泥质量的5％，根据水泥的质量计算得到所需速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液的质量，然后将速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液加水稀释并搅拌均匀后，分别倒入搅拌机中。
47.5、注浆
48.注浆设备包括：注浆泵、注浆管、空压机、流量计、储浆桶以及封堵设备等。其中注浆泵的工作压力为2.5mpa，注浆管为40mm的胶管。注浆的主要步骤如下：
49.注浆前首先检查设备是否能正常工作，在洞外将管路全部接通进行试压，试压可用清水进行。在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系统各部件完
好畅通。为防止浆液从掌子面溢出，注浆前需要先喷射混凝土厚度5～10cm封闭注浆面，形成止浆盘。为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前还需对所有孔眼安装止浆塞。
50.注浆前清洗管内沉积物，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶，浆液先稀后浓，注浆量先大后小，注浆压力由小到大。
51.根据现场注浆试验和相关注浆施工经验，确定松散堆积体地层的终止注浆压力为1.5mpa～2.0mpa，因此当注浆压力达到1.5mpa～2.0mpa，且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80％及以上时结束注浆。
52.上述实施例中，在注浆时将水灰比控制为1.2:1，然后慢慢调整为0.9:1，浆液凝胶时间为7小时，并且将质量分别占水泥质量的5％的速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液添加至水泥浆液中，浆液结石体在2小时内的强度为设计需要强度的80％。
53.在又一个具体的实施例中，一种用于隧道洞内加固的注浆方法具体包括以下步骤：
54.1、设计参数
55.小导管采用外径42mm，壁厚为4mm，长度为4.5m的热轧无缝钢管。采用的注浆管长80cm，在注浆管50cm范围内的管壁上开设两排10个直径为6mm的出浆孔，出浆孔呈梅花形布置，采用长60cm的模袋套在注浆管外，模袋两端采用橡胶箍权固定模袋，模袋采用无纺土工布制作。
56.2、测量定位
57.准确测量隧道纵向线和高程，并按设计标出小导管的位置，在施工作业面上放出钻孔位置，并做好标记。
58.3、注浆管安装
59.注浆管上打设有呈梅花状的出浆孔，其根部通过螺纹与定位钢板相连，定位钢板通过钢丝固定钢拱架上。首先将注浆管与定位钢板相连，并在注浆管上套设一个模袋，然后将注浆管擦服了小导管中，并采用钢丝将定位钢板固定在钢拱架上。
60.4、浆液配制
61.采用搅拌机进行浆液配制，由于松散堆积体地层孔隙率较大，水泥浆液浓度应该进行调整先稀后浓，从而使松散体地区获得较好的注浆效果，因此，每个导管开始注浆时水灰比控制为1.1:1，然后慢慢调整为0.85:1。
62.速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液的质量分别占水泥质量的4％，根据水泥的质量计算得到所需速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液的质量，然后将速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液加水稀释并搅拌均匀后，分别倒入搅拌机中。
63.5、注浆
64.注浆设备包括：注浆泵、注浆管、空压机、流量计、储浆桶以及封堵设备等。其中注浆泵的工作压力为2.5mpa，注浆管为40mm的胶管。注浆的主要步骤如下：
65.注浆前首先检查设备是否能正常工作，在洞外将管路全部接通进行试压，试压可用清水进行。在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系统各部件完好畅通。为防止浆液从掌子面溢出，注浆前需要先喷射混凝土厚度5～10cm封闭注浆面，形成止浆盘。为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前还需对所有孔眼安装止浆塞。
66.注浆前清洗管内沉积物，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶，浆液先稀后浓，注浆量先大
后小，注浆压力由小到大。
67.根据现场注浆试验和相关注浆施工经验，确定松散堆积体地层的终止注浆压力为1.5mpa～2.0mpa，因此当注浆压力达到1.5mpa～2.0mpa，且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80％及以上时结束注浆。
68.上述实施例中，在注浆时将水灰比控制为1.1:1，然后慢慢调整为0.85:1，浆液凝胶时间为6小时，并且将质量分别占水泥质量的4％的速凝剂和hj520丙烯酸盐灌浆溶液添加至水泥浆液中，浆液结石体在2小时内的强度为设计需要强度的76％。
69.在一个对比实施例中，一种用于隧道洞内加固的注浆方法具体包括以下步骤：
70.1、设计参数
71.小导管采用外径42mm，壁厚为4mm，长度为4.5m的热轧无缝钢管。采用的注浆管长80cm，在注浆管50cm范围内的管壁上开设两排10个直径为6mm的出浆孔，出浆孔呈梅花形布置，采用长60cm的模袋套在注浆管外，模袋两端采用橡胶箍权固定模袋，模袋采用无纺土工布制作。
72.2、测量定位
73.准确测量隧道纵向线和高程，并按设计标出小导管的位置，在施工作业面上放出钻孔位置，并做好标记。
74.3、注浆管安装
75.注浆管上打设有呈梅花状的出浆孔，其根部通过螺纹与定位钢板相连，定位钢板通过钢丝固定钢拱架上。首先将注浆管与定位钢板相连，并在注浆管上套设一个模袋，然后将注浆管擦服了小导管中，并采用钢丝将定位钢板固定在钢拱架上。
76.4、浆液配制
77.采用搅拌机进行浆液配制，水泥浆液按照水灰比1：1的比例搅拌而成。
78.5、注浆
79.注浆设备包括：注浆泵、注浆管、空压机、流量计、储浆桶以及封堵设备等。其中注浆泵的工作压力为2.5mpa，注浆管为40mm的胶管。注浆的主要步骤如下：
80.注浆前首先检查设备是否能正常工作，在洞外将管路全部接通进行试压，试压可用清水进行。在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系统各部件完好畅通。为防止浆液从掌子面溢出，注浆前需要先喷射混凝土厚度5～10cm封闭注浆面，形成止浆盘。为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前还需对所有孔眼安装止浆塞。
81.注浆前清洗管内沉积物，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶，浆液先稀后浓，注浆量先大后小，注浆压力由小到大。
82.根据现场注浆试验和相关注浆施工经验，确定松散堆积体地层的终止注浆压力为1.5mpa～2.0mpa，因此当注浆压力达到1.5mpa～2.0mpa，且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80％及以上时结束注浆。
83.上述实施例中，在注浆时水泥浆液按照水灰比1：1的比例搅拌而成，并未添加速凝剂浆液和hj520丙烯酸盐灌浆溶液，其浆液的凝胶时间为10小时，浆液结石体在2小时内的强度为设计需要强度的68％。
84.以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。