CN101624272B - 泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆及其制备方法，泥浆由清水、增效土、淀粉和固体碱混合制备而成；其中清水和增效土的加入量与比例以现场对粘性土层适用的泥浆密度和粘度为标准，相对密度控制在1.2-1.3，马氏粘度控制在18.0-18.5s；淀粉的加入量为清水加入量的30％-40％；固体碱的加入量为清水加入量的0.025％-0.035％。采用本发明的泥浆对于开挖面前方土体的强度有明显的提高作用，对于开挖面前方土体的变形有很好的约束作用，能有效防止和控制开挖面前方土体的失稳和坍塌。

Description

泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及泥水平衡盾构施工，特别涉及一种泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆及其制备方法。
背景技术
在泥水盾构施工中，泥浆是系统的“血液”，其作用如下：
(1)充满被挖掘的空间，通过压力差浸入地基土内，堵塞水的通道；
(2)平衡地层侧压力，在开挖面形成泥膜，维持开挖面稳定，防止地层坍塌；
(3)抑制地层粘土水化分散，防止因水化分散导致粘土层膨胀垮塌而造成盾构推进不能正常进行；
(4)悬浮土渣，将土渣携带出地面。
以往的泥浆多采用膨润土浆液，这在低渗透性的软粘土地层具有一定的适用性。因为对于此类土层，自身渗透性就较低，无需泥膜就能够实现内外压力的平衡。但是对于渗透系数较大的砂石、砾石甚至卵石地层，膨润土浆液将无法在土层表面形成泥膜，而是直接渗入土体当中，致使有效支护压力大为减小，从而无法维持开挖面的稳定性，容易造成严重的工程事故。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决现有技术存在的上述问题，提供一种新的泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆及其制备方法。
本发明的技术方案是：一种泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆，由清水、增效土、淀粉和固体碱混合制备而成；其中清水和增效土的加入量与比例以现场对粘性土层适用的泥浆密度和粘度为标准，相对密度控制在1.2-1.3，马氏粘度控制在18.0-18.5s；淀粉的加入量为清水加入量的30％-40％；固体碱的加入量为清水加入量的0.025％-0.035％。
所述的增效土优选粉质粘土，所述的固体碱优选氢氧化钠。
上述泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆的制备方法，包括以下步骤：
A、向电动搅拌桶中加入一定量的增效土和清水搅拌，控制其相对密度在1.2-1.3之间，控制其马氏粘度在18.0-18.5s之间；
B、在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量30％-40％的淀粉，继续搅拌；
C、在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量0.025％-0.035％的固体碱，继续搅拌10～15分钟，即制成泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆。
本发明应用于工程实践中有利于在开挖面形成优质的泥膜，对开挖面前方的土体强度有一定的提高作用，对维持开挖面前方土体的稳定性，防止其坍塌有很好的效果；除此之外，用淀粉为添加剂对环境无污染，满足当前绿色材料的要求。
结合上海崇明越江大通道工程实际，取上海⑦层细粉砂以及现场所取粘性土适用泥浆、现场所取砂性土适用泥浆和本发明的泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆分别进行室内真三轴试验，并应用电动体视显微镜对所形成的泥膜进行细观观察，具体从不同应力水平下土体的强度和侧向变形两方面进行定量刻画及对比。
结果表明：无论何种应力水平情况，本发明的泥浆对于开挖面前方土体的强度有明显的提高作用，对于开挖面前方土体的变形有很好的约束作用，能有效防止和控制开挖面前方土体的失稳和坍塌。相比其他两种泥浆所形成的泥膜，本发明泥浆生成的泥膜质量也更好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
向电动搅拌桶中加入一定量的粉质粘土和清水搅拌，控制其相对密度在1.274，控制其马氏粘度为18.38s；然后在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量35％的淀粉，继续搅拌；接着在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量0.03％重量的氢氧化钠，继续搅拌13分钟，即制成本发明的一种泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆。
实施例2
向电动搅拌桶中加入一定量的粉质粘土和清水搅拌，控制其相对密度为1.2，控制其马氏粘度为18.0s；然后在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量40％的淀粉，继续搅拌；接着在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量0.025％重量的氢氧化钠，继续搅拌10分钟，即制成本发明的一种泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆。
实施例3
向电动搅拌桶中加入一定量的粉质粘土和清水搅拌，控制其相对密度为1.3，控制其马氏粘度为18.5s；然后在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量30％的淀粉，继续搅拌；接着在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量0.035％重量的氢氧化钠，继续搅拌15分钟，即制成本发明的一种泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆。
本发明的泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆在泥水盾构中的应用方法是，首先将土砂浆液逐级分离，再适时于泥浆中加入本发明的泥浆，并按照以下步骤操作：
(1)、通过加压把泥水送入前舱泥水加压室；
(2)、由盾构大刀盘切削下来的土体经搅拌和前舱的泥水混合，形成高比重泥水；
(3)、通过排泥泵和管道将高比重泥水输送到地面泥水处理场地进行处理；
(4)、进入常规泥水处理系统；
(5)、在储浆桶中加入本发明的泥浆，并加入其他泥水盾构专用处理剂进行性能调整；
(6)、调整后的泥浆一部分进入储浆池备用，一部分经过调整桶进入前舱泥水加压室。

Claims (2)

1.一种泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆，其特征在于：由清水、增效土、淀粉和固体碱混合制备而成；其中清水和增效土的加入量与比例以现场对粘性土层适用的泥浆密度和粘度为标准，相对密度控制在1.2-1.3，马氏粘度控制在18.0-18.5s；淀粉的加入量为清水加入量的30％-40％；固体碱的加入量为清水加入量的0.025％-0.035％；
所述的增效土为粉质粘土，所述的固体碱为氢氧化钠。
2.如权利要求1所述的泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、向电动搅拌桶中加入一定量的增效土和清水搅拌，控制其相对密度在1.2-1.3之间，控制其马氏粘度在18.0-18.5s之间；
B、在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量30％-40％的淀粉，继续搅拌；
C、在不断搅拌下向电动搅拌桶中加入相当于清水加入量0.025％-0.035％的固体碱，继续搅拌10～15分钟，即制成泥水盾构穿越砂性土层适用泥浆；所述的增效土为粉质粘土，所述的固体碱为氢氧化钠。
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