地下工程施工过程中,经常会遇到工程性质不良的不同种类软弱地层,处理不当往往会严重影响工程质量甚至威胁到已有构筑物的安全。在此类地层中进行隧道施工,往往需要采用注浆加固技术配合相应支护措施来进行,注浆加固效果对保证施工质量控制地层不利变形具有十分重要的意义。而聚氨酯作为一种早强、高效的注浆加固材料,在煤矿建设和隧道抢险施工均有着较为广泛的应用,展开聚氨酯对不同砂层的注浆加固研究,探究其对不同软弱砂层的加固效果,在实际地下工程建设及隧道事故应急处理中有很高的应用价值。本文采用不同现场所收集的三种砂样展开聚氨酯加固砂的工程特性及应用研究,在测定相关物理力学性质后,通过室内模拟注浆加固试验分析聚氨酯材料对不同种类砂层的强度改善程度;初步确定用于软弱砂层注浆加固时的聚氨酯注浆量,再通过加入不同剂量的丙酮作为聚氨酯混合液稀释剂,分析其对聚氨酯混合液注浆特性以及注浆加固砂层效果的影响;并通过水解试验来探究聚氨酯加固后砂样在工程抢险及前期加固过程中可能出现的不同水环境中的强度变化规律;再在前期实验的基础上,借助材料化学专业在聚氨酯研究方面的成功经验,对所用聚氨酯材料进行改性。探究碳酸钙粉末、粉煤灰以及环氧树脂三组材料共混改性聚氨酯对其加固砂层效果以及试样水解特性的影响,为实际应用中混入对应材料以改善加固效果提供基本设计参数。再在大量室内实验研究的基础上,开展了聚氨酯加固砂的现场应用研究。通过分析其在地铁隧道下穿线路段初步应用的施工整体过程,以及施工所得各项监测数据,探究其在实际工程中的应用效果,并提出相应的施工改进措施,为聚氨酯注浆材料在实际隧道工程中的进一步推广应用作铺垫。