CN106085387A

CN106085387A - 一种用于膨胀性地层顶管的泥浆及其制备方法

Info

Publication number: CN106085387A
Application number: CN201610432205.6A
Authority: CN
Inventors: 杨仙
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明公开了一种用于膨胀性地层顶管的泥浆及其制备方法。本发明的泥浆包括按质量百分比计的如下组分：膨润土10‑18%，纯碱0.3‑1%，粉煤灰12‑18%，褐煤粉0.9‑2%，烧碱0.2~0.4%，石膏1.3~1.8%，余量为水。本发明先制备煤碱剂，然后制备基浆，二者混合得到煤碱剂泥浆，最后加入粉煤灰和石膏并搅拌均匀，得到本发明的泥浆。本发明的泥浆体系不仅解决了膨胀性地层长距离顶管过程中因地层吸水膨胀抱管，增加管土之间的摩擦力，导致顶进阻力过大顶管失败的问题；而且在顶管施工完成后的一段时间内，粉煤灰在碱性条件下活性逐渐被激发，能增加管周固化泥浆的强度，防止因管周地层强度低下造成的管线沉降破坏等。

Description

一种用于膨胀性地层顶管的泥浆及其制备方法

技术领域

本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种用于膨胀性地层顶管的泥浆及其制备方法。

背景技术

随着城市建设日益发展，顶管作为一种非开挖的铺管方式，使用越来越多。顶管对泥浆润滑减阻要求高，润滑减阻达不到要求时，容易造成顶进压力增大，破坏顶管后背墙体或顶管管材，造成顶进失败。常规地层中的顶管可以采用优质膨润土泥浆制备，但是遇到红粘土、膨胀土等膨胀性较强的地层时，若使用常规泥浆，不仅不能起到润滑减阻作用，管壁周围的土体还能吸收泥浆中的水分，遇水膨胀，抱紧顶管管壁，致使顶进阻力急剧增大，顶管失败。

发明内容

为了解决背景技术存在的不足，本发明提供一种用于膨胀性地层顶管用泥浆及其制备方法，旨在解决膨胀性地层长距离顶管过程中因地层吸水膨胀抱管，顶进阻力大导致顶进失败的问题。

本发明的技术方案为：

一种用于膨胀性地层顶管的泥浆，包括按质量百分比计的如下组分：膨润土10-18%，纯碱0.3-1%，粉煤灰12-18%，褐煤粉0.9-2%，烧碱0.2~0.4%，石膏1.3~1.8%，余量为水；

优选为：膨润土10-16%，纯碱0.3-0.8%，粉煤灰12-18%，褐煤粉1-2%，烧碱0.2-0.3%，石膏1.3-1.8%，余量为水；

更优选为：膨润土10-15%，纯碱0.5-0.8%，粉煤灰14-18%，褐煤粉1.2-2%，烧碱0.2-0.3%，石膏1.4-1.8%，余量为水。

进一步地，膨润土造浆率达到15m³/t，粉煤灰含70％以上的空心玻璃微珠，水的pH值不小于7。该泥浆性能大致为：比重1.12~1.15，漏斗粘度16~25s，失水量2~4ml，泥皮厚度0.6~1mm，PH值10~11。

上述的用于膨胀性地层长距离顶管的泥浆的制备方法，包括如下步骤：

（1）将褐煤粉、烧碱和水按1：（0.15~0.3）：（7~10）的质量比混合均匀，得到煤碱剂；

（2）将膨润土、纯碱和水按1：（0.05~0.07）：（8~10）的质量比混合均匀，得到基浆；

（3）将步骤（2）所得基浆及步骤（1）所得煤碱剂按（5~15）:1的质量比混合均匀，得到煤碱剂泥浆；

（4）向步骤（3）所得煤碱剂泥浆中先后加入粉煤灰和石膏并搅拌均匀，控制粉煤灰占混合物总质量的12~18%，石膏占混合物总质量的1.3~1.8%。

本发明具有如下有益效果：

本发明的泥浆体系解决了膨胀性地层长距离顶管过程中因地层吸水膨胀抱管，顶进阻力大导致顶进失败的问题。该泥浆体系中煤碱剂既可有效地抑制膨胀性地层水化膨胀，又能作为一种降粘剂使用，使泥浆体系的粘度不至太高，增加可泵性，使泥浆在狭小的管土间隙中容易形成稳定的泥浆套。该泥浆体系中粉煤灰中含有大量的空心玻璃微珠，既能进入地层的微小裂隙，堵塞渗流通道，降低泥浆的失水量，又能使管土之间的滑动摩擦部分地转化为滚动摩擦，进一步降低摩擦阻力。在顶管施工完成后的一段时间内，粉煤灰在碱性条件下活性逐渐被激发，能增加管周固化泥浆的强度，防止因管周地层强度低下造成的管线沉降破坏等。本发明的该泥浆体系中选择的主要材料，均廉价易得，泥浆成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。

在实施例中，顶进地层为裂隙性红粘土，自由膨胀率达到67%。顶管管道为钢筋混凝土管，内径1800mm，壁厚180mm。顶管埋深为7.6m。

实施例1

一种用于膨胀性地层顶管的泥浆，包括按质量百分比计的如下组分：膨润土10%，纯碱0.5%，粉煤灰18%，褐煤粉2%，烧碱0.4%，石膏1.5%，余量为水。

顶进效果：顶管能顺利顶进，顶进力为34kN/m。

实施例2

一种用于膨胀性地层顶管的泥浆，包括按质量百分比计的如下组分：膨润土10%，纯碱0.5%，粉煤灰12%，褐煤粉2%，烧碱0.4%，石膏1.5%，余量为水。

顶进效果：顶管能顺利顶进，顶进力为42kN/m。

实施例3

一种用于膨胀性地层顶管的泥浆，包括按质量百分比计的如下组分：膨润土15%，纯碱0.8%，粉煤灰18%，褐煤粉2%，烧碱0.3%，石膏1.8%，余量为水。

顶进效果：顶管能顺利顶进，顶进力为31kN/m。

实施例4

一种用于膨胀性地层顶管的泥浆，包括按质量百分比计的如下组分：膨润土15%，纯碱0.8%，粉煤灰12%，褐煤粉2%，烧碱0.3%，石膏1.8%，余量为水。

顶进效果：顶管能顺利顶进，顶进力为36kN/m。

制备方法

上述各实施例用于膨胀性地层顶管的泥浆的制备方法，包括如下步骤：

（1）将褐煤粉、烧碱和水混合均匀，得到煤碱剂；

（2）将膨润土、纯碱和水混合均匀，得到基浆；

（3）将步骤（2）所得基浆及步骤（1）所得煤碱剂混合均匀，得到煤碱剂泥浆；

（4）向步骤（3）所得煤碱剂泥浆中先后加入粉煤灰和石膏并搅拌均匀，控制膨润土、纯碱、粉煤灰、褐煤粉、烧碱、石膏和水的质量比分别满足上述各实施例的要求。

对比例的顶管工程施工条件与实施例相同。

对比例1

按照膨润土15%，纯碱0.5%，余量为水的比例配置普通膨润土泥浆，进行顶管施工。

顶进效果：地层水化膨胀，顶管被抱死，无法正常顶进。

对比例2

膨润土15%，纯碱0.8%，褐煤粉2%，烧碱0.4%，余量为水的比例配置煤碱剂泥浆，进行顶管施工。

顶进效果：能正常顶进，但顶管阻力较大，达到58kN/m。

Claims

1.一种用于膨胀性地层长距离顶管的泥浆，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：膨润土10-18%，纯碱0.3-1%，粉煤灰12-18%，褐煤粉0.9-2%，烧碱0.2~0.4%，石膏1.3~1.8%，余量为水。

2.一种用于膨胀性地层长距离顶管的泥浆，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：膨润土10-16%，纯碱0.3-0.8%，粉煤灰12-18%，褐煤粉1-2%，烧碱0.2-0.3%，石膏1.3-1.8%，余量为水。

3.一种用于膨胀性地层长距离顶管的泥浆，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：膨润土10-15%，纯碱0.5-0.8%，粉煤灰14-18%，褐煤粉1.2-2%，烧碱0.2-0.3%，石膏1.4-1.8%，余量为水。

4.权利要求1至3任一项所述的用于膨胀土地层长距离顶管的泥浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将褐煤粉、烧碱和水按1：（0.1~0.2）：（7~10）的质量比混合均匀，得到煤碱剂；

（2）将膨润土、纯碱和水按1：（0.05~0.08）：（8~10）的质量比混合均匀，得到基浆；

（4）向步骤（3）所得煤碱剂泥浆中先后加入粉煤灰和石膏并搅拌均匀，控制粉煤灰占混合物总质量的12-18%，石膏占混合物总质量的1.3~1.8%。