CN114456812A - 利用带有花岗岩残积土的粘性土渣土制备砂土渣土改良剂的方法、渣土改良剂及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用带有花岗岩残积土的粘性土渣土制备砂土渣土改良剂的方法，(a)准备含水率为50％～55％的盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土作为主改良剂；(b)将粉料黄蜀葵胶作为添加剂，并按照添加剂与水的质量份数比0.4～0.8：100添加到水中，制成添加剂溶液；(c)再将主改良剂、添加剂溶液与吹填砂渣土混合，搅拌20min以上混合均匀成泥浆状即可；其中，主改良剂与吹填砂渣土的体积比为4～5：10，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3～4：10。同时还公开了砂土渣土改良剂及使用方法。适用于砂土层土压平衡盾构渣土改良施工，泥浆悬浮度高，成膜性好，泥浆内土颗粒分布均匀，有利于进入土体空隙改善土体流塑性和渗透性。
Description
技术领域
本发明涉及工程施工材料技术领域，具体涉及一种盾构出渣渣土再利用生产盾构渣土改良剂、制备方法及使用方法，特别适用于砂土层。
背景技术
目前盾构地铁成为城市交通建设的重要一环，盾构在穿砂土土层时其风险性主要来自于土层特性所带来的出渣困难问题、“喷涌”问题，其根本原因是由于砂土土体缺乏流塑性、渗透系数大，盾构机无法正常出土，土仓内部温度升高，螺旋输送机“喷涌”，造成盾构的推进继续恶化这种现象。
泥浆能够有效改善土体流塑性，包裹沙土颗粒在其颗粒周围形成一层具有润滑性的泥膜，解决砂土颗粒和刀盘间摩擦大的问题，同时填充孔隙减小土体渗透系数，并通过泥浆的粘性弥补沙土颗粒间缺乏粘聚力的缺陷，使砂土成为流塑状态。目前施工所采用的泥浆多为膨润土泥浆，存在泥浆成本较大、不同膨润土泥浆因生产工艺不同得到的产品质量不一等问题。
发明内容
本发明旨在提供一种适应于砂土层的土压平衡盾构渣土改良施工，使泥浆悬浮度高，成膜性好，泥浆内土颗粒分布均匀，有利于进入土体空隙改善土体流塑性和渗透性。
为此，本发明采用的技术方案为：一种利用带有花岗岩残积土的粘性土渣土制备砂土渣土改良剂的方法，包括以下步骤：
(a)准备含水率为50％～55％的盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土作为主改良剂；
(b)将粉料黄蜀葵胶作为添加剂，并按照添加剂与水的质量份数比0.4～0.8：100添加到水中，制成添加剂溶液；
(c)再将主改良剂、添加剂溶液与吹填砂渣土混合，搅拌20min以上混合均匀成泥浆状即可；其中，主改良剂与吹填砂渣土的体积比为4～5：10，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3～4：10。
本发明还提供了一种砂土渣土改良剂，包括主改良剂、添加剂溶液和吹填砂渣土，其中主改良剂与吹填砂渣土的体积比为4～5：10，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3～4：10；
所述主改良剂为含水率50％～55％的盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土；添加剂溶液包括粉料黄蜀葵胶和水，质量份数比0.4～0.8：100。
本发明还提供了一种砂土渣土改良剂的使用方法，包括以下步骤：
(a)将上述的砂土渣土改良剂运输至施工现场的盾构内部；
(b)由盾构内部泵送管道喷射至盾构开挖面用于改良土体。
作为优选，在步骤(b)中，当开挖砂土层为无水砂层或含水率低于10％时，添加剂溶液中添加剂与水的质量份数比降至0.4～0.5：100。
本发明的有益效果：该泥浆具有成膜性好和原料获取方便的特性，能够依靠盾构掘进所产生花岗岩残积土渣土直接配制，成本极低，能够解决渣土处理的问题。
在试验过程中，最初设想是带有花岗岩残积土的粘性土渣土与膨润土同属特性类似，所形成的粘性土泥浆与膨润土泥浆同样具有粘性能够填充砂土颗粒间的空隙降低砂土的渗透系数，为砂土颗粒间提供粘聚力，且带有花岗岩残积土的粘性土可由盾构在花岗岩残积土层掘进所的渣土中直接获取(只要掘进底层是粘性土，且其中含有花岗岩残积土且含水率为50％～55％就可以用)，如果能代替膨润土将极大程度的降低工程成本，同时解决后续为了处理花岗岩残积土渣土所花费的成本、时间、土地资源占用问题。
在不断调整配比的试验过程中发现，当带有花岗岩残积土的粘性土渣土含水率为50％～55％且土体积控制在砂土体积的40％～50％时所得砂土渣土开始出现“流塑性”，但在花岗岩残积土泥浆单独试用过程中发现：粘性土泥浆粘性不足，填充砂土空隙效果不好，采用其改良后砂土渣土保水性差，无法满足现场要求。
之后，将食品行业里使用的黄蜀葵胶作为增稠剂创造性地引入带有花岗岩残积土的粘性土渣土与砂土的混合土体中，竟然能很好地扬长避短，并使所得砂土渣土坍落度达到100mm～200mm之间，渗透系数π1.0×10-5cm/s，完美解决了花岗岩残积土泥浆单独使用的一系列问题；但是采用黄蜀葵胶作为添加剂时，必须要先与水按照质量份数比0.4～0.8：100制成添加剂溶液，再与含水率为50％～55％的盾构掘进出渣花岗岩残积土渣土、吹填砂渣土混合按照主改良剂与吹填砂渣土的体积比为4～5：10、添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3～4：10混合成泥浆状才能满足现场使用要求。
综上所述，本发明适用于砂土层土压平衡盾构渣土改良施工，泥浆悬浮度高，成膜性好，泥浆内土颗粒分布均匀，有利于进入土体空隙改善土体流塑性和渗透性。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明作进一步说明：
一种利用带有花岗岩残积土的粘性土渣土制备砂土渣土改良剂的方法，包括以下步骤：
(a)准备含水率为50％～55％的盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土作为主改良剂；
(b)将粉料黄蜀葵胶作为添加剂，并按照添加剂与水的质量份数比0.4～0.8：100添加到水中，制成添加剂溶液；
(c)再将主改良剂、添加剂溶液与吹填砂渣土混合，搅拌20min以上混合均匀成泥浆状即可；其中，主改良剂与吹填砂渣土的体积比为4～5：10，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3～4：10。
一种砂土渣土改良剂，包括主改良剂、添加剂溶液和吹填砂渣土，其中主改良剂与吹填砂渣土的体积比为4～5：10，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3～4：10。主改良剂为含水率50％～55％的盾构掘进出渣花岗岩残积土渣土；添加剂溶液包括粉料黄蜀葵胶和水，质量份数比0.4～0.8：100。
一种砂土渣土改良剂的使用方法，包括以下步骤：
(a)将上述的砂土渣土改良剂运输至施工现场的盾构内部；
(b)由盾构内部泵送管道喷射至盾构开挖面用于改良土体。
在步骤(b)中，当开挖砂土层为无水砂层或含水率低于10％时，添加剂溶液中添加剂与水的质量份数比降至0.4～0.5：100。
实施例1一种砂土渣土改良剂，包括盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土(固料)作为主改良剂、黄蜀葵胶(粉料)作为添加剂、水、吹填砂渣土。花岗岩残积土渣土含水率为50％，与吹填砂渣土的体积份数为5：10。黄蜀葵胶与水的质量份数比为0.4：100，配制成添加剂溶液，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为4:10。
实施例2一种砂土渣土改良剂，包括盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土(固料)作为主改良剂、黄蜀葵胶(粉料)作为添加剂、水、吹填砂渣土。花岗岩残积土渣土含水率为50％，与吹填砂渣土的体积份数为4：10。黄蜀葵胶与水的质量份数比为0.6：100，配制成添加剂溶液，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3.5:10。
实施例3一种砂土渣土改良剂，包括盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土(固料)作为主改良剂、黄蜀葵胶(粉料)作为添加剂、水、吹填砂渣土。花岗岩残积土渣土含水率为55％，与吹填砂渣土的体积份数为5：10。黄蜀葵胶与水的质量份数比为0.8：100，配制成添加剂溶液，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3:10。
对比例1砂土土层盾构渣土改良膨润土泥浆，包括固料膨润土、粉料黄蜀葵胶作为添加剂、水；膨润土与水的质量分数为1：10、黄蜀葵胶与膨润土泥浆的质量分数为0.6：100，配制成添加剂溶液，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为4:10。
表1为实施例1—3制备的改良剂与对比例1制备的改良剂的坍落度和渗透系数的实验结果：
表1不同改良剂种类性能实验结果
从表1可知，实施例1—3与对比例1相比，按本发明所采用的配方比制备的粘性土泥浆所改良的砂土渣土坍落度处于150mm～200mm区间内，渗透系数小于π1.0×10-5cm/s。
本发明中所涉及的带有花岗岩残积土的粘性土为盾构开挖所产生花岗岩残积土渣土，属于废土再利用，具有很好的经济效益和环境效益。
Claims (4)
1.一种利用带有花岗岩残积土的粘性土渣土制备砂土渣土改良剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)准备含水率为50％～55％的盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土作为主改良剂；
(b)将粉料黄蜀葵胶作为添加剂，并按照添加剂与水的质量份数比0.4～0.8：100添加到水中，制成添加剂溶液；
(c)再将主改良剂、添加剂溶液与吹填砂渣土混合，搅拌20min以上混合均匀成泥浆状即可；其中，主改良剂与吹填砂渣土的体积比为4～5：10，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3～4：10。
2.一种砂土渣土改良剂，其特征在于：包括主改良剂、添加剂溶液和吹填砂渣土，其中主改良剂与吹填砂渣土的体积比为4～5：10，添加剂溶液与吹填砂渣土的体积比为3～4：10；
所述主改良剂为含水率50％～55％的盾构掘进出渣带有花岗岩残积土的粘性土渣土；添加剂溶液包括粉料黄蜀葵胶和水，质量份数比0.4～0.8：100。
3.一种砂土渣土改良剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将权利要求1或2所述的砂土渣土改良剂运输至施工现场的盾构内部；
(b)由盾构内部泵送管道喷射至盾构开挖面用于改良土体。
4.根据权利要求3所述的砂土渣土改良剂的使用方法，其特征在于：在步骤(b)中，当开挖砂土层为无水砂层或含水率低于10％时，添加剂溶液中添加剂与水的质量份数比降至0.4～0.5：100。
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