CN107987839A - 一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，所述针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂包括：钠基膨润土溶液和聚丙烯酰胺溶液，所述钠基膨润土溶液占渣土总质量的百分比为3.5～4％，所述聚丙烯酰胺溶液占渣土总质量的百分比3.5～4％。
Description
技术领域
本发明涉及地层挖掘施工技术领域，特别是涉及针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其施工方法。
背景技术
土压平衡盾构的施工原理是通过控制土舱内渣土的量来平衡开挖面上的土压力和水压力，从而使盾构掘进达到平衡状态，保证掘进的安全进行。土舱内的渣土理想状态应为塑性流动状态，这种状态的渣土能够满足平衡压力的要求，且不易产生结泥饼的现象，同时也利于螺旋出土器的输送。对于富水地层，渣土已经为饱和状态，若富水地层的水压较高，在可能会在在螺旋出土器出口处产生压力差而导致喷涌。
对于盾构施工常见的砂层地区，土体颗粒间的粘结度较小或无粘结力，盾构开挖的土体被切削后不能再土舱内有良好的流塑性，渣土不能在螺旋输送机处形成土塞。高压力的水体穿越土舱和螺旋机形成集中渗流，较大流量的渗流水经过压力土舱和螺旋输送机后，其压力水头没有递减到0或接近0，渗流水到达螺旋输送机口的瞬间，由于水压在瞬间减为0，渗流水带动正常输送的砂土喷涌而出形成喷涌。因此，对于该类地层，需改良渣土，使其具有较好的流塑性，便于掘进和输送，同时具有较低的渗透系数，能够在富水地层有效的改善喷涌现象。
因此希望有一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其施工方法，能够改良渣土的流塑性以及渗透系数，便于富水砂层的盾构施工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其施工方法来克服现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明提供一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，所述针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂包括：钠基膨润土溶液和聚丙烯酰胺溶液，所述钠基膨润土溶液占渣土总质量的百分比为3.5～4％，所述聚丙烯酰胺溶液占渣土总质量的百分比3.5～4％。
优选地，添加所述渣土改良剂后所述渣土的渗透系数从2×10-2cm/s减小至5×10-5cm/s，所述渣土的渗透性降低，满足防喷涌的要求。
本发明还提供了一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的施工方法，所述渣土改良剂的施工方法包括以下步骤：
(1)分别在钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐中配制钠基膨润土溶液和聚丙烯酰胺溶液；
(2)将钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐中配制好的钠基膨润土浆液和聚丙烯酰胺溶液通过注浆管路注入待改良的渣土中；
(3)盾构刀盘预留的6个泡沫注浆孔中选取其中2个注浆孔注入钠基膨润土溶液，1个注浆孔注入聚丙烯酰胺溶液，其余的3个注浆孔均匀注入泡沫改良剂；
(4)盾构土仓壁预留的4个注浆孔中选取其中3个注浆孔注入钠基膨润土溶液，1个注浆孔注入聚丙烯酰胺溶液。
优选地，在所述步骤(1)中钠基膨润土溶液在钠基膨润土搅拌罐中配置完成后需静置膨化12h以上，以保证其稠度和粘度等指标达到施工要求。
优选地，所述注浆管路包括：注浆管、泵送设备控制线、控制闸门、压力计及泵送设备功率控制设备和注入设备，所述泵送设备控制线分别从钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐连接其相应的压力计及泵送设备功率控制设备，所述注浆管通过所述压力计及泵送设备功率控制设备连接所述注入设备，在所述注浆管上设置有控制闸门。
优选地，所述步骤(2)采用膨润土泵挤压泵注入钠基膨润土浆液，所述膨润土泵挤压泵的能力6m3/h，压力1.0mpa，功率4KW，转速31r/min。
优选地，所述步骤(2)采用高分子泵挤压泵注入聚丙烯酰胺溶液，所述高分子泵挤压泵的能力1.1m3/h，压力1.0mpa，功率1.5KW，转速33r/min。
优选地，添加所述渣土改良剂后所述渣土的坍落度从3cm增加至20cm。
本发明提供了一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其施工方法，能够改良渣土的流塑性以及渗透系数，便于富水砂层的盾构施工。
附图说明
图1是盾构刀盘的注浆孔分布结构示意图。
图2是盾构土仓壁的注浆孔分布结构示意图。
图3是针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的泵送示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明一宽泛实施例中，一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，所述针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂包括：钠基膨润土溶液和聚丙烯酰胺溶液，所述钠基膨润土溶液占渣土总质量的百分比为3.5～4％，所述聚丙烯酰胺溶液占渣土总质量的百分比3.5～4％。
添加所述渣土改良剂后所述渣土的渗透系数从2×10-2cm/s减小至5×10-5cm/s，所述渣土的渗透性降低，满足防喷涌的要求。
一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的施工方法，所述渣土改良剂的施工方法包括以下步骤：
(1)分别在钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐中配制钠基膨润土溶液和聚丙烯酰胺溶液；
(2)将钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐中配制好的钠基膨润土浆液和聚丙烯酰胺溶液通过注浆管路注入待改良的渣土中；
(3)盾构刀盘处一般预留6个泡沫注浆孔，由圆心位置向外扩散，保证浆液均匀注入。泡沫注浆孔可切换为改良剂材料注浆孔。为了保证顺利的掘进，将其中1、2、4注入孔设置为泡沫注入孔，保证刀盘前方泡沫改良剂的均匀注入。剩余三个孔中，5、6号注浆孔注入钠基膨润土溶液，3号孔注入聚丙烯酰胺溶液，达到改良渣土的目的；
(4)盾构土仓壁一般预留4个注浆孔，与圆心呈轴对称分布。现场施工时将其中1、3、4注入孔设置为膨润土浆液注入孔，因膨润土注入量较大，将2号注浆孔设置为聚丙烯酰胺溶液注浆孔。
在所述步骤(1)中钠基膨润土溶液在钠基膨润土搅拌罐中配置完成后需静置膨化12h以上，以保证其稠度和粘度等指标达到施工要求。
所述注浆管路包括：注浆管、泵送设备控制线、控制闸门、压力计及泵送设备功率控制设备和注入设备，所述泵送设备控制线分别从钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐连接其相应的压力计及泵送设备功率控制设备，所述注浆管通过所述压力计及泵送设备功率控制设备连接所述注入设备，在所述注浆管上设置有控制闸门。
所述步骤(2)采用膨润土泵挤压泵注入钠基膨润土浆液，所述膨润土泵挤压泵的能力6m3/h，压力1.0mpa，功率4KW，转速31r/min。
所述步骤(2)采用高分子泵挤压泵注入聚丙烯酰胺溶液，所述高分子泵挤压泵的能力1.1m3/h，压力1.0mpa，功率1.5KW，转速33r/min。
添加所述渣土改良剂后所述渣土的坍落度从3cm增加至20cm。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，其特征在于，包括：钠基膨润土溶液和聚丙烯酰胺溶液，所述钠基膨润土溶液占渣土总质量的百分比为3.5～4％，所述聚丙烯酰胺溶液占渣土总质量的百分比3.5～4％。
2.如权利要求1所述的针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，其特征在于，添加所述渣土改良剂后所述渣土的渗透系数从2×10-2cm/s减小至5×10-5cm/s，所述渣土的渗透性降低，满足防喷涌的要求。
3.一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的施工方法，其特征在于，所述渣土改良剂的施工方法包括以下步骤：
(1)分别在钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐中配制钠基膨润土溶液和聚丙烯酰胺溶液；
(2)将钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐中配制好的钠基膨润土浆液和聚丙烯酰胺溶液通过注浆管路注入待改良的渣土中；
(3)盾构刀盘预留的6个泡沫注浆孔中选取其中2个注浆孔注入钠基膨润土溶液，1个注浆孔注入聚丙烯酰胺溶液，其余的3个注浆孔均匀注入泡沫改良剂；
(4)盾构土仓壁预留的4个注浆孔中选取其中3个注浆孔注入钠基膨润土溶液，1个注浆孔注入聚丙烯酰胺溶液。
4.如权利要求3所述的针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的施工方法，其特征在于，在所述步骤(1)中钠基膨润土溶液在钠基膨润土搅拌罐中配置完成后需静置膨化12h以上，以保证其稠度和粘度等指标达到施工要求。
5.如权利要求4所述的针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的施工方法，其特征在于，所述注浆管路包括：注浆管、泵送设备控制线、控制闸门、压力计及泵送设备功率控制设备和注入设备，所述泵送设备控制线分别从钠基膨润土搅拌罐和聚丙烯酰胺搅拌罐连接其相应的压力计及泵送设备功率控制设备，所述注浆管通过所述压力计及泵送设备功率控制设备连接所述注入设备，在所述注浆管上设置有控制闸门。
6.如权利要求5所述的针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的施工方法，其特征在于，所述步骤(2)采用膨润土泵挤压泵注入钠基膨润土浆液，所述膨润土泵挤压泵的能力6m3/h，压力1.0mpa，功率4KW，转速31r/min。
7.如权利要求5所述的针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的施工方法，其特征在于，所述步骤(2)采用高分子泵挤压泵注入聚丙烯酰胺溶液，所述高分子泵挤压泵的能力1.1m3/h，压力1.0mpa，功率1.5KW，转速33r/min。
8.如权利要求3所述的针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的施工方法，其特征在于，添加所述渣土改良剂后所述渣土的坍落度从3cm增加至20cm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180504 |