[发明专利]一种土体加固剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种土体加固剂及其制备方法和应用，该土体加固剂由A液和B液组成；A液包括以下重量份组分：15‑25份的丙烯酰胺、0.5‑1.5份的甲叉双丙烯酰胺、0.4‑1.0份的四甲基乙二胺、70‑85份的水；B液为质量百分数0.8‑1.6%的过硫酸铵水溶液；以过硫酸铵做为引发剂，以丙烯酰胺为聚合单体原料，甲叉双丙烯酰胺和四甲基乙二胺为交联剂，不仅利用生成的聚合物溶胶的固化效果，使土体凝固形成一个整体，实现土体的稳定，具有优异的加固效果，能保证掘进的顺利进行；而且，生成的聚合物溶胶粘结性较低，阻水性好，既不会导致盾构机出现糊仓和刀盘面板结泥饼，又能封堵盾尾后部来水，实现盾构机的快速掘进，对隧道的施工具有积极作用。

技术领域

本发明涉及建筑工程材料领域，具体涉及一种土体加固剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，国家加大了交通体系的建设力度，在交通建设过程中，因为地形或其它因素的影响和限制，经常需要开挖隧道，其中，常用的隧道挖掘工具为盾构机。盾构机也被称作盾构隧道掘进机，是一种用于隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高，盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工会显得更为经济合理。采用盾构机进行隧道掘进过程中，经常遇到特殊土体，如回填土、砂层、卵石层及风化泥岩等土体，由于该类土体自稳性较差，从而导致在掘进过程中容易出现掌子面坍塌、超挖、刀盘结饼等现象，致使盾构无法正常掘进。为了实现隧道的快速掘进，人们通常采用地面加固和洞内加固相结合的方法来解决盾构机常压开仓、清理刀盘、地层预加固等问题，保证掘进的顺利进行。

地面加固和洞内加固大多是采用打孔注浆的方式进行加固，利用加固剂的固化作用，使土体凝固形成一个整体，实现土体的稳定，从而保证掘进的顺利进行，因此，加固剂的固化效果直接影响加固剂的加固效果。现有常用的加固剂有双液浆（水泥、水和水玻璃）、聚氨酯和杰夫莱F等几种，虽然均具有一定的加固效果，也能保证隧道的顺利掘进，但在使用过程中发现，其还存在使盾构机糊仓和刀盘面板结泥饼的缺陷，同时，加固效果还不足，每次加固后，盾构机掘进长度较小，严重影响了隧道的掘进速度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有土体加固剂存在的加固效果较差、会造成盾构机出现糊仓和刀盘面板结泥饼的缺陷，提出了一种土体加固剂及其制备方法和应用；该土体加固剂是以过硫酸铵做为引发剂，以丙烯酰胺为聚合单体原料，甲叉双丙烯酰胺和四甲基乙二胺为交联剂，使丙烯酰胺发生自由基聚合反应，生成聚合物溶胶，不仅利用聚合物溶胶的固化效果，使土体凝固形成一个整体，实现土体的稳定，具有优异的加固效果，能保证掘进的顺利进行；而且，通过控制聚合物单体原料的配比，使生成的聚合物溶胶粘结性较低，阻水性好，既不会导致盾构机出现糊仓和刀盘面板结泥饼，又能封堵盾尾后部来水，实现盾构机的快速掘进，对隧道的施工具有积极作用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种土体加固剂，由A液和B液组成；其中，A液包括以下重量份组分：15-25份的丙烯酰胺、0.5-1.5份的甲叉双丙烯酰胺、0.4-1.0份的四甲基乙二胺、70-85份的水；B液为质量百分数0.8-1.6%的过硫酸铵水溶液。