CN108166983A - 具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，包括水泥砂浆和外掺加剂，水泥砂浆经水泥、粉煤灰、膨润土、砂和自来水混合搅拌后制成；外掺加剂包括A料和B液，A料为膨润土、有机白土和氧化铝，B液为水玻璃或小阳离子季铵盐，水泥砂浆搅拌过程中掺入A料并搅拌均匀，通过泵送和浆车运输将掺入A料的水泥砂浆运输至盾尾，并泵入盾尾注浆罐，在罐中与B液搅拌混合得到水泥砂浆，经注浆泵泵入盾尾空隙中。优点：新型盾尾壁后注浆液不易被水稀释，能及时充填盾尾空隙，也不易流失到盾构开挖面的压力舱中，确保浆液对盾尾空隙填充效果。解决风化岩地层中盾构掘进过程中盾尾浆液沿着盾壳与围岩的狭小间隙窜浆到开挖面压力舱中的施工难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，属于地下工程施工技术领域。
背景技术
由于我国幅员辽阔，盾构隧道施工遇到了各种各样的地质条件，从长江三角洲上海的软土地基到长江上游成都的卵石、风化岩地基，再到珠三角的软土、浅埋的风化岩形成的上软下硬地层。特别是在风化岩地层，由于地层本身具有较好的稳定性，盾构机刀盘直径略大于盾壳直径形成的盾壳与地层的间隙短时间内无法自动闭合，盾尾注入的浆液很容易发生沿着该间隙发生窜浆流失到开挖面压力舱中，导致盾尾空隙无法完全填充，甚至出现盾尾空隙中大量的地下水沿着该间隙流到压力舱内，过多的地下水聚集在压力舱中导致螺旋排土器发生喷涌，压力舱压力无法保持等严重的安全事故。目前工程单位通常采取以下措施来对付盾构在围岩中掘进出现的以上问题：1)在盾尾后方隧道内，每隔5-10环沿管片环径向进行注水玻璃双液浆止水环进行封堵；2）同步注浆注入一半，然后在盾尾后方隧道内进行补浆。以上办法只能治标不能治本，由于不能有效开展同步注浆，盾尾管片拼装质量存在较大的问题，管片上浮、错台、开裂等问题比比皆是，对我国地铁隧道“百年大计”工程的长期运营安全和维护埋下了安全隐患。
发明内容
本发明提出的是一种具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，旨在解决长期困扰我国盾构在稳定性地层中掘进遇到盾尾空隙注浆液窜浆流失、管片上浮、管片错台、开裂等质量问题。采取在盾构盾尾注浆拌浆、运输和泵送过程中的不同位置分别掺入A料和B液的方法，将通常情况下较稀、流动性较大的常用浆液改良成具有较高稠度的浆液，注入盾尾空隙后在常用的0.2-0.3MPa压力的作用下不会窜浆流失到开挖面压力舱中，从而达到注浆填充满盾尾空隙的目的，也能及时封堵盾尾空隙后方来水，避免螺旋排土器喷涌发生。
本发明的技术解决方案：具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，包括普通的水泥砂浆和外掺加剂，所述的水泥砂浆包括水泥、粉煤灰、膨润土、砂和自来水，混合搅拌制成；所述的外掺加剂包括A料和B液，A料包括膨润土、有机白土和氧化铝，B液为水玻璃或小阳离子季铵盐，普通水泥砂浆搅拌过程中掺入A料并搅拌均匀，通过泵送和浆车的运输将掺入A料的水泥砂浆运输至盾尾，并泵入盾尾注浆罐，在罐中与B液搅拌混合即得到具有较高粘度的水泥砂浆，通过注浆泵泵入盾尾空隙中。
本发明还存在一种离子交换的作用，通过掺入氧化铝的改性钙基膨润土，掺入碱性水玻璃后，水玻璃的主要成分为Na2SiO3中Na+离子置换改性膨润土中的Ca2+，Al3+，从而形成CaSiO3凝胶，增加了泥浆颗粒之间粘结，大幅度提高壁后注浆液的稠度和粘度。
本发明的有益效果：
1）通过掺入一定量的外掺剂，改良成具有较高稠度的浆液，该浆液能够按照盾构机掘进流程进行同步注浆，并确保填充满盾尾空隙不发生窜浆流失。
2）根据目前的拌浆、运输设备流程采用了对两次投入的方式，即在地面拌浆时投入A料，浆液在泵送到盾尾注浆罐的过程中进行B液混合，浆液快速达到较高粘稠度的状态，这样掺入顺序保证了在不需要加强相关设备，可以降低相关设备费用和改造的时间。
具体实施方式
具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，包括普通的水泥砂浆和外掺加剂，所述的水泥砂浆包括水泥、粉煤灰、膨润土、砂和自来水，混合搅拌制成；所述的外掺加剂包括A料和B液，A料包括膨润土、有机白土和氧化铝，B液为水玻璃或小阳离子季铵盐，普通水泥砂浆搅拌过程中掺入A料并搅拌均匀，通过泵送和浆车的运输将掺入A料的水泥砂浆运输至盾尾，并泵入盾尾注浆罐，在罐中与B液搅拌混合即得到具有较高粘度的水泥砂浆，通过注浆泵泵入盾尾空隙中。
所述A液包括90-95 wt%的钙基膨润土、2-5 wt %的有机白土和2-3wt%的氧化铝。
所述B液的质量为A料质量的1-4%。
所述水泥砂浆中，每方浆液中包括200kg水泥、350kg粉煤灰、80kg膨润土、750-780kg砂和500-550kg自来水。。
所述盾构盾尾壁后注浆液中，每方浆液中包括30-50kg的A料和10-20kg的B液。
所述的盾构盾尾壁后注浆的圆锥稠度为11-12cm，不发生离析。
所述水玻璃是pH值为9-11、密度为1.3g/cm3的碱性水玻璃。
实施例1
某地铁盾构埋深14.5m，盾构刀盘直径6.28m，盾壳中盾直径6.24m，盾构穿越的地层主要为强风化和中风化围岩。由于围岩的具有良好的自稳性，盾壳与围岩之间的间隙大约2cm，浆液改良前窜浆流失严重无法充填满盾尾空隙，管片拼装质量差，上浮、错台甚至开裂严重。地下水位在地表以下3.0m，根据本工程的实际情况，浆液配方做了如下调整，水玻璃为碱性的，密度1.3g/cm3。
每m3盾尾壁后注浆液的各组分含量：
水泥200kg、粉煤灰350kg、膨润土80kg、砂750kg、水540 kg、A料40kg、水玻璃13kg。
改良后浆液的性质为：密度1.83g/m3，圆锥稠度11.6cm，跳桌流动度为28cm。改良浆液虽然具有较高的稠度，但是盾尾注浆泵完全能够胜任，注浆压力从0.2-0.3MPa提升到0.3-0.35MPa，浆液注入量从原来的5.5m3减少到4.5m3，注浆压力能够达到设定的0.35MPa，自动停止注浆，表明盾尾空隙确实注满了。管片上浮量从6.0-7.0cm减少到1.0-2.0cm，管片拼装非常平整，盾构掘进速度明显提高，每2-3h完整一环的掘进、管片拼装流程。
Claims (7)
1.具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，其特征是包括普通的水泥砂浆和外掺加剂，所述的水泥砂浆包括水泥、粉煤灰、膨润土、砂和自来水，混合搅拌制成；所述的外掺加剂包括A料和B液，A料包括膨润土、有机白土和氧化铝，B液为水玻璃或小阳离子季铵盐，普通水泥砂浆搅拌过程中掺入A料并搅拌均匀，通过泵送和浆车的运输将掺入A料的水泥砂浆运输至盾尾，并泵入盾尾注浆罐，在罐中与B液搅拌混合即得到具有较高粘度的水泥砂浆，通过注浆泵泵入盾尾空隙。
2.根据权利要求1所述的具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，其特征是所述A液包括90-95 wt%的钙基膨润土、2-5 wt %的有机白土和2-3wt%的氧化铝。
3.根据权利要求1所述的具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，其特征是所述B液的质量为A料质量的1-4%。
4.根据权利要求1所述的具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，其特征是所述水泥砂浆中，每方浆液中包括200kg水泥、350kg粉煤灰、80kg膨润土、750-780kg砂和500-550kg自来水。。
5.根据权利要求1所述的具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，其特征是所述盾构盾尾壁后注浆液中，每方浆液中包括30-50kg的A料和10-20kg的B液。
6.根据权利要求1所述的具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，其特征在于：所述的盾构盾尾壁后注浆的圆锥稠度为11-12cm，不发生离析。
7.根据权利要求1所述的具有防止流失的新型盾构盾尾壁后注浆液，其特征是所述水玻璃是pH值为9-11、密度为1.3g/cm3的碱性水玻璃。
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