本發明涉及巖土工程基礎處理注漿領域，尤其涉及盾構隧道水下巖溶可控注漿用的套殼料及其配制方法。
背景技術：
：現有盾構隧道施工表明，注漿工藝在處理富水型巖溶或松散地層時，存在漿液易稀釋、擴散范圍難于掌控、卡管固管發生頻繁等問題，導致盾構機在施工過程中易發生盾構栽頭、刀具(盤)損傷，巖溶突泥(水)、卡機等工程事故。為此，提出將改良的可控袖閥管注漿工藝和適宜富水孔隙地層的可控粘土水泥膏漿相結合，形成一種簡單可控的盾構隧道富水松散地層可控注漿法。該法的核心是如何快速配制兩種可控漿材，尤其是一種可控套殼料。其中，可控套殼料注入后應具備一定強度，且避免出現擴散范圍太大，能起到“止水固壁”和“固管止漿”的作用。“止水固壁”即套殼料徑向擴散至地層內，達到固孔止水的效果；“固管止漿”即套殼料軸向擴散至注漿孔內，使花管在注漿過程中不受灌注漿液影響，保持垂直穩定，且防止注入可控粘土水泥膏漿時，漿液從孔壁與花管壁間軸向冒漿，注漿時迫使可控粘土水泥膏漿徑向灌入地層。現套殼存在凝結時間難于調控，縱向封堵效果差，軸向擴散難于控制等問題。因此，如何快速配制一種適用于該工法的盾構隧道水下巖溶可控注漿用套殼料，保證該工法的可行性及注漿效果，已成亟待解決的問題。技術實現要素：本發明目的在于提供一種盾構隧道水下巖溶可控注漿用的套殼料及其配制方法，以解決現套殼存在凝結時間難于調控，縱向封堵效果差，軸向擴散難于控制的技術問題。為實現上述目的，本發明提供了一種盾構隧道水下巖溶可控注漿用的套殼料，套殼料由粘土原漿、水泥、水及粉煤灰組成，粘土原漿是由粘土和水攪拌而成，粘土原漿的比重為1.20～1.35，水泥與粉煤灰質量比為1～1.5:1。作為本發明的套殼料的進一步改進：優選地，套殼料比重為1.3～1.6，粘土原漿比重1.25，水泥與粉煤灰質量比為1:1～1.5:1。優選地，套殼料的2h析水率小于5％，性能滿足(GBl75—2007)標準的有關要求；水泥凈漿圓模測得的流動度為150mm～300mm，水泥凈漿的粘度500ml為20s～90s。若流動度太小、粘度太大，均不利于套殼料擴散；若流動度太大、粘度太小，導致套殼料擴散太遠，不利于膏漿注漿。優選地，水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥，水泥細度通過80μm方孔篩的篩余量不大于5％。優選地，粘土為優質粘土(較純的優質粘土或高純粘土均可)或粉質粘土，塑性指數不小于14，粒徑小于0.005mm的粘粒不少于30％。優選地，套殼料：3d抗壓強度小于0.3MPa，6d抗壓強度小于0.6MPa，注漿過程中塑性強度為0.1KPa～100KPa。若塑性強度和抗壓強度較大，則膏漿無法徑向劈裂套殼料進入地層，達不到灌注效果；若塑性強度和抗壓強度太小，則導致膏漿易于劈裂套殼料，從注漿孔口溢出。優選地，套殼料凝結時間為15min～300min。作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種盾構隧道水下巖溶可控注漿用的套殼料的配制方法，包括以下步驟：S1：通過室內正交試驗測得套殼料所需的工程指標；S2：對工程指標進行回歸分析，得到各組分與工程指標之間的回歸曲線；S3：根據工程實際需求，確定套殼料中的粘土原漿的比重、粉煤灰的質量和水泥的質量。作為本發明的配制方法的進一步改進：優選地，工程指標包括流動度、塑性強度和抗壓強度。優選地，回歸分析包括：對工程指標進行多元回歸分析，回歸模型采用二階混料規范多項式。優選地，步驟S3中，是通過建立線性多目標數學模型進行優化處理，來確定粘土原漿的比重、粉煤灰的質量和水泥的質量。本發明具有以下有益效果：1、本發明的盾構隧道水下巖溶可控注漿用的套殼料，配合可控水泥膏漿，保證膏漿徑向注入地層，而不軸向外溢，能提高盾構隧道水下巖溶注漿防滲加固效果，具有穩定性強、水下抗分散性強、凝結時間可調、強度可調、綠色環保及經濟實惠等優點。2、本發明的盾構隧道水下巖溶可控注漿用的套殼料的配制方法，根據工程需求，快速確定漿液的配方，能節省大量試驗時間，效率高。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照附圖，對本發明作進一步詳細的說明。附圖說明構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：圖1是可控注漿工藝及套殼料的結構示意圖；圖2是本發明優選實施例的套殼料塑性強度隨時間變化圖；圖3是本發明優選實施例的套殼料粘度趨勢圖；圖中各標號表示：1、高壓脈動灌漿泵；2、灌漿軟管；3、灌漿管；4、高壓止漿氣塞；5、高壓氣管；6、氣壓源；7、改良型袖閥管；8、底部高強塑料封口管；9、高強塑料連接環；10、可控套殼料；11、可控膏漿。具體實施方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。圖1是可控注漿工藝及套殼料的結構示意圖。施工時，采用鉆孔設備自上而下分段鉆孔成孔，在作業孔內安裝改良型袖閥管組件，并用高強塑料連接環9固定，安裝帶有高壓止漿氣塞4的灌漿管3及其他灌漿組件，改良型袖閥管7底部設有底部高強塑料封口管8，高壓止漿氣塞4通過高壓氣管5與氣壓源6連通。高壓脈動灌漿泵1通過灌漿軟管2連接灌漿管3，借助高壓脈動灌漿泵1可產生瞬時高壓促使可控套殼料10通過灌漿管3從改良型袖閥管7的孔眼灌入到改良型袖閥管7與作業孔之間的環狀間隙中，直至套殼料從孔口溢出；在套殼料未完全凝固之前，再次借助高壓脈動灌漿泵1可產生瞬時高壓促使可控膏漿11通過灌漿管3從改良型袖閥管7孔眼經由套殼料橫向灌入地層內，自下而上連續對灌漿段進行均勻有效的可控性灌漿。實施例1～16：實施例1～16的套殼料，主要由粘土原漿、水泥、水及粉煤灰組成，粘土原漿的比重控制在1.20～1.35之間，水泥與粉煤灰質量比1:1～1.5:1，實施例1～16的套殼料的原料配比如表1所示。表1包括均勻設計的16組配比(實施例1～16)，其中原漿均為6L，1～4組原漿比重1.20，5～8組原漿比重1.25，9～12組原漿比重1.30，13～16組原漿比重1.35，表中各組分數據均以質量單位kg計。表1均勻設計各組配比實施例12345678910111213141516原漿4.84.84.84.85.05.05.05.05.25.25.25.28.18.18.18.1水泥0.540.801.091.340.800.541.341.091.091.340.540.802.001.601.200.80粉煤灰0.540.801.091.340.800.541.341.091.091.340.540.802.001.601.200.80經室內試驗測試，實施例1～16的性能見表2。表2套殼料性能測試結果實施例17：表2中的試驗結果(工程指標)進行數據分析，采用IBM-SPSS軟件建立各因素與套殼料比重、塑性強度及抗壓強度之間的回歸關系。設原漿質量為X1，水泥質量為X2、粉煤灰質量為X3，套殼料比重為G，3d抗壓強度為P3、7d抗壓強度為P7，流動度L。可得到如下關系式(回歸函數)：某盾構隧道水下巖溶處理施工現場需要配置套殼料性能為1.35≤G≤1.60，130mm≤L≤190mm，P3≤0.3MPa，P7≤0.6MPa。通過上述的回歸函數，利用matlab優化工具箱fgoalattain函數建立線性多目標數學模型，可得到漿液的配比為：X1＝5.2、X2＝0.80、X3＝0.80，即每60L比重為1.25的原漿需添加8kg粉煤灰和8kg普通硅酸鹽水泥(32.5)。圖2為套殼料塑性強度隨時間的變化曲線，由圖2可知，隨著時間的推移，漿液塑性強度增大，但5天后仍不足14kPa，表明套殼料凝結時間緩慢且強度低。(圖2中，x軸為時間，單位每天；y軸為塑性強度，單位kPa)。圖3表示不同容積下套殼料粘度測試結果，由圖3可知，套殼料粘度適宜，且利于縱向封堵，軸向可控擴散。(圖3中，x軸為容積，單位ml；y軸為時間，單位s)。實施例18：本實施例的盾構隧道水下巖溶可控注漿用的套殼料的配制方法，包括以下步驟：S1：通過室內正交試驗測得套殼料所需的工程指標；S2：對工程指標(此處工程指標主要指施工和注漿效果要求，如：可泵性、凝結時間、流動度、塑性強度、抗壓強度等及結石體強度，防滲性等)進行回歸分析，得到各組分與工程指標之間的回歸曲線。回歸分析包括：對工程指標進行多元回歸分析，回歸模型采用二階混料規范多項式。S3：根據工程實際需求，是通過建立線性多目標數學模型進行優化處理，來確定粘土原漿的比重、粉煤灰的質量和水泥的質量。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3