CN106593451A - 一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料 - Google Patents
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- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
- E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete
Abstract
本发明涉及一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料,该材料由I液与II液混合而成,其中I液为基础液,包括下述组分占的重量百分比为:黏土矿物20~50%,增稠剂为0.01%~0.5%,改性剂0.1~5.0%,余量为水;II液为辅助液,包括下述组分占的重量百分比为:强塑剂10~30%,防水剂1~8%,稳定剂为1~5%,余量为水。本克泥效材料的使用方法为:在盾构机掘进的同时,采用I和II两液,混合后从前体肩部的径向注浆孔注入的方式,向盾体与地层的空隙注入特殊的高强度塑性材料,边掘进边填充空隙。本发明操作简单、永不凝固,粘度可调、具备很强的抗水稀释能力,且有一定承载能力的特性,起到支撑上方土体结构稳定,可以有效控制盾构机通过时上方土体和结构的下沉量,进而提高施工安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构施工用材料,尤其是控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料。
背景技术
近年来我国的城市轨道交通得到了快速发展,在一些特大城市,轨道交通建设更是取得了举世瞩目的进展,这些城市的轨道交通都进入了网络化建设的时代,不可避免的带来新建隧道与已建隧道之间相互平行、重叠、交叉穿越等复杂的施工情况。
盾构技术在隧道施工中应用广泛,但盾构施工不可避免地会产生地层变形,即使是采用很先进的盾构法也不例外,沉降量大时会造成地面塌陷,建筑物倒塌、已建隧道破坏、地下管线破裂等事故。现有的同步注浆法也存在一定的局限性,即同步浆液的注入点在盾尾后方,无法及时填充盾体与土体之间的间隙,无法抑制盾体周边土体变形。在变形指标需严格控制的地层中施工时(例如,盾构机近距离下穿运营的地铁线路),如何控制盾体上方的土体沉降成为工程中亟待解决的问题。
我国正处于城市地铁等地下工程建设迅猛发展的重要时期,尤其是近几年来,北京、上海、广州和南京等城市地铁隧道建设中几乎全部采用了盾构法施工,且除少数特殊标段使用泥水式盾构外,其它盾构类型绝大部分都采用了复合型的土压平衡式盾构。土压平衡式盾构方法不但造价较为便宜,而且可采取向压力舱内注入添加材料调节压力舱内土体性质方法,以适用于多地质条件,因此在我国的各种工程中得到了广泛的应用,成为我国盾构隧道技术的主流,从而也使得土压平衡盾构用添加剂的市场需求量很大。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料,可填充盾构机和地层间隙,起到支撑上方土体结构稳定,能够有效控制盾构机通过时上方土体和结构的下沉量。
实现本发明目的的具体技术方案是:
本发明提供一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料,由I液和II液混合而成,其中I液为基础液,包括下述组分占的重量百分比为:黏土矿物20~50%,增粘剂为0.01%~0.5%,改性剂0.1~5.0%,余量为水;II液为辅助液,包括下述组分占的重量百分比为:强塑剂10~30%,防水剂1~8%,稳定剂为1~5%,余量为水;I液与II液的体积比为25~100:1。
所述黏土矿物为钙基膨润土、钠基膨润土、高岭土、硅藻土和海泡石粉中的一种或几种混合。
所述增粘剂为阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、黄原胶、瓜尔胶、卡拉胶等一种或几种混合。
所述的改性剂为氯化钠、氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、柠檬酸、碳酸钙、硝酸钙等一种或几种的混合。
所述的强塑剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、九水偏硅酸钠一种或多种硅酸盐的混合。
所述的防水剂为高级脂肪酸防水剂、混凝土防水剂、有机硅防水剂中的一种或者多种混合。
所述的稳定剂为阻锈剂、防冻剂、缓凝剂中的一种或者多种组合。
本发明提供的克泥效材料是用于辅助盾构隧道施工,通过向盾体与地层的空隙注入特殊的高强度塑性材料,边掘进边填充空隙。而且不会因材料凝固而卡住盾体,还能有效填充掘进产生的空隙,起到支撑上方土体结构稳定。注入克泥效后,还能有效减少盾体的磨损,减少盾构机与土体的摩擦力。在喷涌较强的地层,刀盘前方注入本产品,能有效形成一道防渗透层,阻止地下水进入土舱,能有效解决喷涌难题。
本发明具有以下优点:
1)使用操作简单,只需按比例与水混合均匀后就能直接泵送至盾体外周;
2)黏度可调,可根据需要及时调整黏性,不会从注入点快速流到刀盘前或尾盾后。
3)具备很强的抗稀释能力,地下水对本产品没有影响,适应能力强,注入后不会被地下水冲散。
4)内聚力强,一旦注入后,能有效填充地层间的空隙,起到承载作用。
5)永不固化,不会抱死盾体。
6.防渗透能力强,可有有效阻止地下水侵入盾构机内部。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作详细描述。
实施例1
I液各原料组分的重量百分比为:
钠基膨润土 50.0%
阴离子聚丙烯酰胺 0.1%
氯化钠 2.5%
碳酸钠 0.5%
余量为水
II液各原料组分的重量百分比为:
硅酸钾 12%
高级脂肪酸防水剂 3%
稳定剂 1%
余量为水
按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中,搅拌均匀后,按照体积比100︰1的比例混合搅拌后即可得到粘稠状实施例1的克泥效材料。
实施例2
I液各原料组分的重量百分比为:
钠基膨润土 20.0%
羧甲基纤维素 0.2%
氯化钠 2.5%
柠檬酸 0.5%
余量为水
II液各原料组分的重量百分比为:
硅酸钠 10%
高级脂肪酸防水剂 3%
稳定剂 1%
余量为水
按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中,搅拌均匀后,按照体积比50︰1的比例混合搅拌后即可得到粘稠状实施例2的克泥效材料。
实施例3
I液各原料组分的重量百分比为:
钠基膨润土 20.0%
阳离子聚丙烯酰胺 0.1%
柠檬酸 3.5%
碳酸钠 0.5%
余量为水
II液各原料组分的重量百分比为:
硅酸钠 10%
高级脂肪酸防水剂 3%
稳定剂 1%
余量为水
按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中,搅拌均匀后,按照体积比25︰1的比例混合搅拌后即可得到粘稠状实施例3的克泥效材料。
上述的实施例中克泥效粘稠,取500mL样品采用NDJ-8S数字是粘度计测得的粘度数据见表1所示:
表1 3个实施例中克泥效的粘度
粘度(mPa·s) | |
实施例1 | 7816 |
实施例2 | 5364 |
实施例3 | 6796 |
从表中可以看出,上述三个实施例制得的克泥效材料具有非常高的粘度,可有效支撑盾体上方土体。
Claims (5)
1.一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料,其特征在于:该材料由I液与II液混合而成,其中I液为基础液,包括下述组分占的重量百分比为:黏土矿物20~50%、增粘剂为0.01%~0.5%、改性剂0.1~5.0%,余量为水;II液为辅助液,包括下述组分占的重量百分比为:强塑剂5~15%、防水剂1~8%、稳定剂为1~5%,余量为水;I液与II液的体积比为25~100:1。
2.根据权利要求1所述的克泥效材料,其特征在于:所述黏土矿物为钙基膨润土、钠基膨润土、高岭土、硅藻土和海泡石粉中的一种或数种混合。
3.根据权利要求1所述的克泥效材料,其特征在于:所述增粘剂为阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、黄原胶、瓜尔胶、卡拉胶一种或数种混合。
4.根据权利要求1所述的克泥效材料,其特征在于:所述的改性剂为氯化钠、氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、柠檬酸、碳酸钙、硝酸钙中的一种或数种混合。
5.根据权利要求1所述的克泥效材料,其特征在于:所述的强塑剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、九水偏硅酸钠中的一种或数种混合。
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