CN111022064B - 盾构施工用防沉泥及注浆浆液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构施工用防沉泥和一种盾构施工用注浆浆液，盾构施工用防沉泥的组分包括钙基膨润土、钠基膨润土、石灰、水泥、纤维素衍生物、高分子聚合物。盾构施工用注浆浆液包括A液和B液，所述A液包括盾构施工用防沉泥和水，所述B液为水玻璃。本发明无毒环保，既可以用于充填盾构机上部外周的缝隙，又可以用于盾构带压开仓换刀前建立防护泥膜，防沉降效果好，建立泥膜强度高。

Description

盾构施工用防沉泥及注浆浆液
技术领域
本发明涉及盾构施工材料领域，具体地说涉及一种盾构施工用防沉泥及注浆浆液。
背景技术
随着城市不断发展，城市地铁建设热潮高涨，但目前在盾构隧道施工穿越软弱地层、土壤自稳性较差地层、复杂地质条件下穿越建筑物、盾构带压开仓换刀，为了确保结构和施工作业人员安全，通常会对地质复杂不良地段和下穿建构筑物区域进行加固改良的手段，比如：在地面上使用MJS、CCP、JSG、CJG等高压灌浆工法，或者是向洞内超前注入水泥浆等措施。
目前常使用市售的泥浆材料来充填盾构机上部外周的缝隙，达到支撑防沉降的效果，但是这些泥浆材料不仅价格高而且具有过于软弱不凝固的特性，只能变成稠状泥浆，不能快速形成充足强度，对特别软弱的地层防护效果不足。
另外，目前在盾构带压开仓换刀时使用的用于建立泥膜的膨润土泥浆等材料，虽然能够成型泥膜，但是建立的泥膜强度不高，对带压换刀人员施工作业安全防护性低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无毒环保，既可以用于充填盾构机上部外周的缝隙，又可以用于盾构带压开仓换刀前建立防护泥膜，防沉降效果好，建立泥膜强度高的盾构施工用防沉泥及注浆浆液。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：盾构施工用防沉泥，组分包括钙基膨润土、钠基膨润土、石灰、水泥、纤维素衍生物、高分子聚合物。
进一步地，所述纤维素衍生物为羧甲基纤维素。
进一步地，所述高分子聚合物为聚丙烯酰胺。
进一步地，所述石灰是消石灰。
进一步地，所述消石灰是钙质消石灰。
进一步地，按重量份，各组分的份数为：钙基膨润土30～35、钠基膨润土30～35、石灰20～30、水泥2～5、纤维素衍生物0.5～1.5、高分子聚合物0.2～0.5。
盾构施工用注浆浆液，包括A液和B液，所述A液包括所述盾构施工用防沉泥和水，所述B液为水玻璃。
进一步地，所述A液中，所述盾构施工用防沉泥与所述水的质量比为0.5～1.5:1。
进一步地，所述B液占所述盾构施工用注浆浆液的质量百分比为2～7％。
本发明的有益效果体现在：
由本发明盾构施工用防沉泥、水及水玻璃构成的盾构施工用注浆浆液具有无空气条件下无强度，有空气或高压空气状态下迅速形成强度的特性，既可以用于充填盾构机上部外周的缝隙，又可以用在盾构带压开仓换刀前建立防护泥膜。使用前，A液和B液分别存放，使用时，再将A液和B液混合。其主要机理如下：
盾构施工用防沉泥和水混合得到的A液呈流态泥浆，其再与B液水玻璃混合后，水玻璃与钙基膨润土中的钙离子反应生成水化硅酸钙，从而使流态泥浆变成软塑状泥浆，且其中的消石灰是气硬性材料，在有水没有空气的条件下不会硬化，而其中的水泥是水硬性材料，在泥浆中硬化后可使泥浆稠度增大，因此，A、B液混合形成的塑状泥浆可用于充填在盾构机上部外周的缝隙，不会凝固，不仅非常适用，且相比现有产品，稠度和抗剪切力得到提到，不会过于软弱，大大提升软弱地层防沉降效果，而钠基膨润土和纤维素则可以使软塑状泥浆变得润滑，当用于盾构机上部外周的缝隙充填时，不粘盾构机壳，不会包裹盾构机，且在富水条件下软塑状泥浆不分散，另外，其一旦暴露在空气中，又可以凝固快速形成充足强度；
A、B液混合形成的软塑状泥浆用在盾构带压开仓换刀前建立防护泥膜时，泥膜建立后，处于空气状态，消石灰在带压条件下可以在3～4h内凝固，并且空气条件下，A、B液混合形成的软塑状泥浆中的高分子聚合物可利用水土分离原理，在带压开仓换刀建立泥膜后，能够快速让泥膜中的水分离出来，使泥膜失水变干、变硬，在12h内泥膜快速变硬形成强度不小于100kPa、厚度不小于10cm且保气防水的石灰水泥土墙，而加入的少量水泥则起到增加泥膜强度的作用，在开仓作业时泥膜强度随着时间的推移会逐渐增加，3天后泥膜强度可达到0.5MPa，建立的泥膜具有隔气隔水能力，可使人员作业仓内气压波动小于0.1bar/h，泥膜渗透系数达到3.1×10-7，7天内由泥膜形成的石灰水泥土墙无渗水现象，可对特别软弱地层带压换刀时进行有效安全防护。
由本发明盾构施工用防沉泥、水及水玻璃构成的盾构施工用注浆浆液在无空气有水条件下不会凝固，在空气条件下，能快速失水变硬具有一定粘滞性和承载力，在支撑、充填、止水上有卓越的功效，可用于盾构始发时的先行产生土压、掘进过程中预防地面、建筑物沉降，盾构接收时减少地层扰动及止水等，带压换刀前建立具有一定强度的防护泥膜，以避免发生险情，大大提高带压换刀人员仓内作业的安全度，且本发明无毒环保，使用方法简单快捷，既保证施工安全、质量和进度，也不会产生过高的费用支出，经济效益显著。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
以下实施例所使用的各种原料，如未作特别说明，均为本领域公知的市售产品。
实施例1
盾构施工用注浆浆液
由A液和B液组成，A液由盾构施工用防沉泥和水组成，且盾构施工用防沉泥与水的质量比为1.2:1，B液为水玻璃，B液占盾构施工用注浆浆液的质量百分比为5％；
盾构施工用防沉泥，按重量份，由以下组分组成：钙基膨润土35、钠基膨润土35、石灰27、水泥2、羧甲基纤维素0.8、聚丙烯酰胺0.2。
实施例2
盾构施工用注浆浆液
由A液和B液组成，A液由盾构施工用防沉泥和水组成，且盾构施工用防沉泥与水的质量比为1.5:1，B液为水玻璃，B液占盾构施工用注浆浆液的质量百分比为7％；
盾构施工用防沉泥，按重量份，由以下组分组成：钙基膨润土34、钠基膨润土31、石灰24、水泥3.3、羧甲基纤维素0.5、聚丙烯酰胺0.3。
实施例3
盾构施工用注浆浆液
由A液和B液组成，A液由盾构施工用防沉泥和水组成，且盾构施工用防沉泥与水的质量比为0.55:1，B液为水玻璃，B液占盾构施工用注浆浆液的质量百分比为4.5％；
盾构施工用防沉泥，按重量份，由以下组分组成：钙基膨润土32、钠基膨润土30、石灰30、水泥4、羧甲基纤维素1.0、聚丙烯酰胺0.4。
实施例4
盾构施工用注浆浆液
由A液和B液组成，A液由盾构施工用防沉泥和水组成，且盾构施工用防沉泥与水的质量比为0.8:1，B液为水玻璃，B液占盾构施工用注浆浆液的质量百分比为2.2％；
盾构施工用防沉泥，按重量份，由以下组分组成：钙基膨润土30、钠基膨润土32.5、石灰20、水泥5、羧甲基纤维素1.5、聚丙烯酰胺0.5。
实施例4
盾构施工用注浆浆液的效果试验
在深圳轨道交道10号线1011—1标，福田口岸站～福民站盾构区间采用实施例1的盾构施工用注浆浆液进行盾构带压开仓换刀前制做泥膜。在广佛环线1标1工区大采用实施例2的盾构施工用注浆浆液进行盾构带压开仓换刀前制做泥膜。
在深圳轨道交道10号线1011—1标穿越福民新村和天泽花园两个小区多层建筑物时采用实施例3的盾构施工用注浆浆液充填盾构机上部外周的缝隙；在合肥地铁5号线4标，高铁南站～祁门路站盾构区间盾构下穿地铁1号线时采用实施例4的盾构施工用注浆浆液充填盾构机上部外周的缝隙。
最终分别测得相应盾构施工用注浆浆液的性能指标如下表1和表2所示：
表1盾构施工用注浆浆液的性能及建立泥膜性能
Figure BDA0002353487940000041
表2盾构施工用注浆浆液的性能
浆液性能 实施例3 实施例4
稠度mm 22 23
抗剪切力kPa 28 27
对盾构机壳的粘裹情况 没有发现包裹 没有发现包裹
本发明应用在合肥地铁5号线4标和深圳轨道交道10号线1011—1标，均实现了确保盾构机下穿建(构)筑物时最终累计沉降量可控制在5mm以内的目标。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.盾构施工用防沉泥，其特征在于：组分包括钙基膨润土、钠基膨润土、石灰、水泥、纤维素衍生物、高分子聚合物，按重量份，各组分的份数为：钙基膨润土30～35、钠基膨润土30～35、石灰20～30、水泥2～5、纤维素衍生物0.5～1.5、高分子聚合物0.2～0.5。
2.如权利要求1所述的盾构施工用防沉泥，其特征在于：所述纤维素衍生物为羧甲基纤维素。
3.如权利要求1所述的盾构施工用防沉泥，其特征在于：所述高分子聚合物为聚丙烯酰胺。
4.如权利要求1所述的盾构施工用防沉泥，其特征在于：所述石灰是消石灰。
5.如权利要求4所述的盾构施工用防沉泥，其特征在于：所述消石灰是钙质消石灰。
6.盾构施工用注浆浆液，其特征在于：包括A液和B液，所述A液包括如权利要求1至5中任一项所述的盾构施工用防沉泥和水，所述B液为水玻璃。
7.如权利要求6所述的盾构施工用注浆浆液，其特征在于：所述A液中，所述盾构施工用防沉泥与所述水的质量比为0.5～1.5:1。
8.如权利要求6或7所述的盾构施工用注浆浆液，其特征在于：所述B液占所述盾构施工用注浆浆液的质量百分比为2～7％。
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