[发明专利]一种粉细砂地层的注浆材料及其配套注浆加固工艺

说明书

公开了一种粉细砂地层的注浆材料，由黑料和白料组成，黑料包含多异氰酸酯；白料包含聚醚多元醇。此外，还公开了一种加固注浆工艺，按照20‑40%的掺入比，将所述的注浆材料加入到粉细砂地层中。在聚氨酯定量混入硅烷改性二氧化硅和水玻璃，辅之以丙酮，不仅能够有效提高注浆后地层强度，而且能够在一定程度上有效避免脆性破坏。

技术领域

本发明属于土木工程注浆技术领域；涉及一种粉细砂地层的注浆材料及其配套注浆加固工艺。

背景技术

粉细砂是第四纪时期所形成的松散沉积物，主要指粒径小于0.25mm的颗粒含量超过全部重量的50%，且粒径大于0.075mm的颗粒也超过全部质量的50%的砂土。天然状态下的粉细砂，胶结性差，结构松散，承载力较低，在自重的作用下即可被压密，粉细砂层的密度随埋深增大而变大。由以往的工程实践和室内试验，总结出粉细砂土的主要工程性质如下：

(1) 粉细砂砂土在荷载的作用下，容易发生瞬时滑移破坏，造成失稳，从而产生沉降和变形。

(2) 当受到剪切应力作用时，砂土颗粒间相互填充挤压，结构由松散转变为密实，颗粒间由于相互挤压形成粒间法向应力和粒间摩擦力。

(3) 一般条件下，粉细砂属中-高等透水性地层，渗透性受到颗粒粒径和级配影响，渗透系数在10^-4～10^-1cm/s之间。粉细砂不均匀系数一般不大于5，渗透破坏形式主要为流土、流砂。

(4) 粉细砂遇水饱和，容易出现湿化崩解，造成整体结构性丧失，且砂土体经开挖卸荷后往往会沿着结构性薄弱的滑动面滑移，呈现整体的剪切滑动破坏。

(5) 饱和粉细砂在往复剪切作用下，孔隙体积减小，导致孔隙水压力突然上升，砂土颗粒间接触压力减小，摩擦阻力也随之减小。当孔隙水压力等于上覆压力时，细砂从散粒状态转变为粘滞流体状态，产生振动液化流动现象。

针对富水粉细砂层注浆，很多研究人员从注浆材料技术及配套注浆工艺方面进行了大量研究，取得了一定效果。目前，富水粉细砂层注浆通常使用超细水泥，而超细水泥粒径正好处于可注的临界状态，任何对可注性不利的因素都会导致注浆的失败。为了提高可注性，通常加入多种外加剂，如，悬浮剂、减水剂、稀释剂等，浆液制作繁琐，且需要不断的试验才能成功。

中国专利申请公开CN101597497A公开了一种加固粉细砂用水玻璃类注浆材料，以水玻璃为主材，以固化剂、催化剂、表面活性剂为辅材，按以下重量份配比而成，水100份；水玻璃40～75份；固化剂三醋酸甘油酯3～15份；催化剂0.05～0.5份；表面活性剂0.5～2份。该注浆材料固砂强度可以达到1.2MPa，固化时间30min左右，解决了用水玻璃加固粉细砂强度低、渗透性不稳定、污染地下水的技术问题。在0.3～0.5MPa的注浆压力下对密实型粉细砂注浆渗透半径可达50cm，适合于地下工程施工时对粉细砂层进行预加固。

中国专利CN107619236B公开了一种用于微裂隙及粉细砂土注浆治理的高性能超细水泥基注浆材料及其应用，由以下重量份的组分组成：硅酸盐水泥熟料50～79份，辅助胶凝材料19～48份，脱硫石膏2～7份；其中，所述辅助胶凝材料，由以下重量份的组分组成：矿渣25～57份，钢渣8～21份，粉煤灰18～36份，石灰石粉6～12份，硅灰1～8份，高性能复合调节剂2.5-12.8份；所述高性能复合调节剂，由以下重量份的组分组成：氢氧化钠5～16份，硅酸钠4～12份，偏铝酸钾4～14份，氯化钙12～21份，氯化锂11～18份，三乙醇胺4～12份，明矾21～27份，硫酸铝18～29，羟丙基甲基纤维素0.2-1.5份，粘性聚合物0.1～3.0份，聚丙烯纤维0～0.8份，超塑化剂0.5-3.0份；所述粘性聚合物为丙烯酸酯聚合物或乙烯-醋酸乙烯共聚物。这种材料可注性高、扩散能力强、泵送稳定性好、胶凝时间可控、结石体早期后期强度高、体积不倒缩、抗裂效果好、致密度高、抗渗性好、耐久性高、环境友好及成本较低，可确保微裂隙岩体及微孔隙粉细砂土优良的注浆效果。