CN101717225A - 采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液，它的组分重量配比为：泥水盾构废弃泥浆20～60％，砂20～40％，瓜子片0～23％，水泥5～15％，固化剂0～5％，余量为水，该泥水盾构废弃泥浆所含粒径小于0.074mm的土颗粒的质量比例大于50％；该采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的制备方法工艺流程为，取弃浆称量—搅拌—按比例添加其它组分—混合搅拌—取样检测—成品储存准备注浆。本发明具有比重大、保水性高、流动性和充填性好、经济成本低和性价比高的优点，其充分发挥了弃浆的利用价值，能够用作盾构同步注浆浆液或盾构接收井机座浇注浆液。
Description
技术领域：
本发明涉及一种隧道工程用注浆浆液材料，特别涉及一种采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液及其制备方法。
背景技术：
在隧道工程施工中，泥水平衡盾构机采用现场拌制的支护泥水来发挥平衡作用以保持开挖面土体稳定，该支护泥水还能润滑和冷却刀头，同时通过泵和管路携带出大量开挖土，以减小土仓压力，保持施工顺利进行。因此在掘进施工过程中泥水平衡盾构机会排出大量携带开挖土的泥水，为了减少对环境的污染和降低施工成本，就需要对施工产生的泥水进行处理。为了使之得到循环利用，一般采用泥水处理机对含有开挖土的泥水进行处理，去除泥水中相对密度大于1.35t/m3的大颗泥砂作为弃渣进行外运填埋，保留相对密度在1.15～1.35t/m3的泥水进行回收再利用。
2006年由人民交通出版社出版的《产业弃物在土建工程中的再利用》一书介绍了日本产业弃物(建设产生土)在土建工程中的再利用实例，其中就包括泥水平衡盾构机施工弃浆的再利用。书中介绍该施工弃浆主要用于直接回填后方开挖站、改良路基垫土或流动改良底拱土，该书在P94中提到“……泥水盾构工法废弃泥水(一次处理泥水和二次处理泥水的混合体)的改良工法，因改良处理土用途的不同而异。对一般的作回填土、筑堤土、路基垫土用途的改良法而言，多采用中性无机固化材处理法、高压薄层脱水处理法、混合水泥高压脱水处理法……”。该书P97表5-7列举了泥水处理土的组分配比(见下列表-1)，从该表可见，其组分中只有浓缩废弃泥水、普通水泥及添加剂等几种材料。书中P103表5-11还列举了泥水处理土的特性和施工试验数据(见下列表-2)。
表-1
| 废弃泥水种类 | 固化材种类 | 固化材添加量(kg/m3) | 添加剂 |
| 浓缩泥水①密度ρ＝1.42 | 普通水泥 | 10、30、60、80 | 减水剂 |
| 浓缩泥水②密度ρ＝1.6 | 普通水泥 | 10、20、30、40、60、80 |
表-2
发明内容：
本发明的目的在于节约工程材料的费用、减少泥水盾构弃浆对环境的影响，提供一种采用泥水平衡盾构机支护泥水弃浆再利用进行同步注浆的浆液和盾构接收井盾构机座浆液。本浆液具有高比重、高保水性、高流动性、良好的充填性和经济性。
本发明所要解决的技术问题是降低现有盾构施工同步注浆、盾构机座注浆和成本的目的，提供一种采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液，其采用弃浆制成，充分发挥泥水盾构废弃泥浆的利用价值，减少弃浆对环境的影响，具有比重大、保水性高、流动性和充填性好、经济成本低和性价比高的优点；本发明还提供一种该采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的制备方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：
一种采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液，它的组分重量配比为：泥水盾构废弃泥浆20～60％，砂20～40％，瓜子片0～23％，水泥5～15％，固化剂0～5％，余量为水；该泥水盾构废弃泥浆所含粒径小于0.074mm的土颗粒的质量比例大于50％。
本发明所述的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液，其浆液组分重量配比可以是：泥水盾构废弃泥浆40～60％，砂20～40％，该砂为中细砂，瓜子片0％，水泥5～15％，固化剂0％，余量为水；其浆液组分重量配比还可以是：泥水盾构废弃泥浆20～34％，砂20～40％，该砂为中粗砂，瓜子片0～23％，水泥10～15％，固化剂0～5％，余量为水。
一种所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的制备方法，其配制工艺流程为，取弃浆称量——搅拌——按比例添加其它组分——混合搅拌——取样检测——成品准备注浆。
本发明所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的制备方法，其配制工艺流程的具体操作步骤如下：
(1)用挖掘机取泥水盾构废弃泥浆，送入秤量系统称重；
(2)将称重后的泥水盾构废弃泥浆送入自动搅拌机并加以搅拌；
(3)在搅拌状态下按比例添加其它组分的材料：砂、瓜子片、水泥、固化剂和水；
(4)充分混合搅拌，搅拌时间不得少于5～10分钟；
(5)对搅拌浆液进行取样检测；
(6)将达到性能指标要求的浆液成品送入储浆槽储存，准备外运注浆。
与现有技术相比较，本发明所述的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液采用泥水盾构废弃泥浆制备而成，充分发挥了弃浆的利用价值，减少了弃浆对环境的影响，而且大大降低了注浆浆液的材料成本，与现有的浆液比较，在达到同样设计要求的前提下，成本只是现有成本的0.5～0.75倍；此外该采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液具有多种材料组分，各组分配比合理，因而性能较好，其比重大、保水性高、不存在离析现象，具有较好的流动性、浆液泵送顺畅，其浆液质量容易控制、充填性好、施工方便，该浆液具有较好的性价比。
附图说明：
图1是本发明的制备方法工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进-步详细说明。本发明以某泥水平衡盾构隧道工程为例，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不局限于下述的实施例。
本发明所述的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液系采用泥水盾构废弃泥浆制备而成，该泥水盾构废弃泥浆所含粒径小于0.074mm的土颗粒的质量比例大于50％。
根据中华人民共和国行业标准JTJ051-93《公路土工试验规程》第二章“土的工程分类”中的规定，粒径小于0.074mm的土颗粒归为细粒组，试样中细粒组质量多于总质量50％的土称为细粒土。在本发明中，浓缩分离的泥水盾构废弃泥浆中只要细粒组土颗粒的质量含量大于50％，其就可以用作制备所述盾构再利用泥水浆液的组分材料。能够达到这个要求的施工废弃泥浆有很多，我国长江三角洲堆积层地区的土质就符合上述条件，其土颗粒构成见下列表-3：
表-3
注：表-3中未标明颗粒百分比的土层均表示粘粒含量大于95％。
本实施例分别采用了上海地区某越江隧道甲和某越江隧道乙施工时经浓缩分离的两种泥水盾构废弃泥浆作为制备材料，其颗粒组成如下列表-4：
表-4
| 粒径(mm) | ＞0.25 | 0.25～0.075 | 0.075～0.05 | 0.05～0.01 | 0.01～0.005 | 0.005～0.002 | ＜0.002 | 相对密度 | |
| 甲 | 占总土重(％) | 0 | 17.5 | 20.2 | 20.3 | 18.0 | 24.0 | 1.64 | |
| 乙 | 占总土重(％) | 0 | 7.0 | 49.5 | 39.2 | 1.3 | 0.7 | 2.3 | 1.66 |
本发明所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的组分重量配比为：泥水盾构废弃泥浆20～60％，砂20～40％，瓜子片0～23％，水泥5～15％，固化剂0～5％，余量为水；其中砂可以是中细砂，也可以是中粗砂。各组分材料应达到表-5的要求：
表-5
| 原材料名称 | 要求 |
| 泥水盾构废弃泥浆 | 相对密度1.5～1.6，含水率20～40％ |
| 水泥 | 42.5普通水泥 |
| 中细砂 | 通过小于5mm筛孔后使用 |
| 中粗砂 | 细度模数2.0～3.0 |
| 固化剂 | 密度2.7～2.9t/m3，细度350～480m2/kg |
| 瓜子片 | 粒经5～16.5mm，表面均匀 |
| 水 | 符合混凝土用水标准JGJ63-2006 |
本发明实现了不同具体组分比例的实施例，具体配方构成如下所列(所列比例均为重量配比)：
废弃泥浆 砂 瓜子片 水泥 固化剂 水
配比实施例一：40％ 35％ 0 8％ 0 余量
配比实施例二：47％ 33％ 0 15％ 0 余量
配比实施例三：60％ 20％ 0 10％ 0 余量
配比实施例四：40％ 40％ 0 5％ 0 余量
配比实施例五：34％ 34％ 0 13％ 4％ 余量
配比实施例六：23％ 23％ 23％ 15％ 0 余量
配比实施例七：23％ 20％ 23％ 15％ 5％ 余量
配比实施例八：20％ 40％ 10％ 10％ 2％ 余量
本发明所述的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液所采用的组分重量配比不同，其制备而成的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的性能就有所不同，从而也就有不同的用途。以下为本发明所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的两种不同用途：
1、用于盾构同步注浆浆液
该浆液的组分重量配比是：泥水盾构废弃泥浆40～60％，砂20～40％，该砂为中细砂，瓜子片0％，水泥5～15％，固化剂0％，余量为水。
根据以上材料配比，制成的浆液所达到的性能指标为(表-6)：
表-6
| 性能 | 指标 |
| 相对密度 | ＞1.75g/cm3 |
| 稠度值(新拌) | 12～14cm |
| 初凝值 | 24～30h |
| 抗压强度(28天) | ＞0.45MPa |
| 泌水性 | 0ml |
| 可使用时间 | 0～20h |
与同样稠度值的现有同步注浆浆液相比较，本发明采用上述组分重量配比制成的浆液比重大、保水性高、具有一定的粘稠性、不存在离析现象，其具有较好的流动性、浆液泵送顺畅而不堵管，该浆液质量容易控制、充填性好、施工方便；应用本发明制成的同步注浆浆液具有与原状土相近的相对密度和抗压强度，能有效地保持隧道的稳定，有助于控制地表沉降；其浆液单价低于现用的双液浆和单液浆，在达到同样设计要求的前提下，本发明所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的成本只是现用同步注浆浆液材料成本的0.6～0.75倍，注浆量控制在理论值的180％以内，具有较好的性价比。
2、用于盾构接收井机座浇注浆液
该采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的组分重量配比是：泥水盾构废弃泥浆20～34％，砂20～40％，该砂为中粗砂，瓜子片0～23％，水泥10～15％，固化剂0～5％，余量为水。
根据以上材料配比，制成的浆液所达到的性能指标为(表-7)：
表-7
| 性能 | 指标 |
| 相对密度 | ＞1.85g/cm3 |
| 坍落度值(新拌) | 17～19cm |
| 初凝值 | 10～15h |
| 抗压强度(28天) | 3～5MPa |
| 泌水性 | 0ml |
| 可使用时间 | 0～8h |
与同样坍落度值的现有盾构接收井机座浇注浆液比较，本发明采用上述组分重量配比制成的浆液具有较好的流动性、浆液的泵送顺畅不堵管、不存在离析现象；该浆液质量容易控制、充填性好、施工方便；其浆液单价低于现用的同低标号的混凝土盾构接收井机座浇注浆液，在达到同样设计要求的前提下，本发明所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的成本只是现用盾构接收井机座浇注浆液材料成本的0.5～0.6倍，具有较好的性价比。
采用前述实例一～实例四的配方制备的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液可以用作盾构同步注浆浆液，用实例五～实例八的配方制备的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液可以用作盾构接收井机座浇注浆液。
制备本发明所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的方法工艺流程请参阅图1，其配制工艺流程为：取弃浆称量——搅拌——按比例添加其它组分——混合搅拌——取样检测——成品准备注浆。本发明所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的制备，采用带秤量系统和切泥作用的自动拌浆系统操作，其具体操作步骤如下：
(1)用挖掘机取泥水盾构废弃泥浆，送入秤量系统称重；
(2)将称重后的泥水盾构废弃泥浆送入自动搅拌机并加以搅拌；
(3)在搅拌状态下按预定比例添加其它组分的材料：砂、瓜子片、水泥、固化剂和水；
(4)充分混合搅拌，搅拌时间不得少于5～10分钟，确保浆液质量一致；
(5)对搅拌浆液进行取样检测，判断其浆液质量是否达到浆液指标(见表-6和表-7)；
(6)将达到性能指标要求的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液成品送入储浆槽储存。
以上配比可以根据工程实际情况和地质条件进行调整。泥水弃浆含水率必须定时测量，以确定浆液配比中的用水量，确保浆液及其结实体质量。若对注浆浆液结实体强度要求高，可适量掺加固化剂来提高其抗压强度和抗渗性能。
Claims (5)
1.一种采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液，其特征在于：该浆液采用泥水盾构废弃泥浆制备而成，其组分重量配比为：泥水盾构废弃泥浆20～60％，砂20～40％，瓜子片0～23％，水泥5～15％，固化剂0～5％，余量为水；该泥水盾构废弃泥浆所含粒径小于0.074mm的土颗粒的质量比例大于50％。
2.根据权利要求1所述的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液，其特征在于：所述浆液组分重量配比为：泥水盾构废弃泥浆40～60％，砂20～40％，该砂为中细砂，瓜子片0％，水泥5～15％，固化剂0％，余量为水。
3.根据权利要求1所述的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液，其特征在于：所述浆液组分重量配比为：泥水盾构废弃泥浆20～34％，砂20～40％，该砂为中粗砂，瓜子片0～23％，水泥10～15％，固化剂0～5％，余量为水。
4.一种制备权利要求1、2或3所述采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的方法，其特征在于：配制工艺流程为，取弃浆称量——搅拌——按比例添加其它组分——混合搅拌——取样检测——成品储存准备注浆。
5.根据权利要求4所述的采用泥水平衡盾构支护泥水弃浆再利用注浆浆液的制备方法，其特征在于：所述配制工艺流程的具体操作步骤如下：
(1)用挖掘机取泥水盾构废弃泥浆，送入秤量系统称重；
(2)将称重后的泥水盾构废弃泥浆送入自动搅拌机并加以搅拌；
(3)在搅拌状态下按比例添加其它组分的材料：砂、瓜子片、砂、水泥、固化剂和水；
(4)充分混合搅拌，搅拌时间不得少于5～10分钟；
(5)对搅拌浆液进行取样检测；
(6)将达到性能指标要求的盾构再利用泥水浆液成品送入储浆槽储存准备注浆。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100602 |