[發明專利]一種針對富水地層盾構施工的減水改良劑及其施工方法

在審

• 申請號: 201711022537.8
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107841310A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 黃錫陽;楊志勇;丁彥杰;范欣榮;李玲;何雲;任曉東;于海亮;曹廣勤;李偉;艾文彬;婁志會
• 申請（專利權）人: 北京城建中南土木工程集團有限公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: C09K17/12
• 分類號: C09K17/12;E21D9/06;C09K103/00
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙)11491
• 代理人: 黃耀鈞

技術領域

本發明涉及地層挖掘施工技術領域，特別是涉及針對富水地層盾構施工的減水改良劑及其施工方法。

背景技術

土壓平衡盾構的施工原理是通過控制土艙內渣土的量來平衡開挖面上的土壓力和水壓力，從而使盾構掘進達到平衡狀態，保證掘進的安全進行。渣土改良是盾構施工的一項關鍵技術，對于富水地層，渣土已經為飽和狀態，若水壓較高，在可能會在在螺旋出土器出口處產生壓力差而導致噴涌。因此，富水地層的防噴涌問題已經成為盾構施工需要解決的重要問題。

對于盾構施工常見的砂層地區，土體顆粒間的粘結度較小或無粘結力，盾構開挖的土體被切削后不能再土艙內有良好的流塑性，渣土不能在螺旋輸送機處形成土塞。高壓力的水體穿越土艙和螺旋機形成集中滲流，較大流量的滲流水經過壓力土艙和螺旋輸送機后，其壓力水頭沒有遞減到0或接近0，滲流水到達螺旋輸送機口的瞬間，由于水壓在瞬間減為0，滲流水帶動正常輸送的砂土噴涌而出形成噴涌。因此，對于該類地層，需改良渣土，使其具有較好的流塑性，便于掘進和輸送，同時具有較低的滲透系數，能夠在富水地層有效的改善噴涌現象。但是當地層中含水率較大或者水壓較高時，正常的改良方法可能已經無法適用，仍然會發生噴涌現象。

因此希望有一種針對富水地層盾構施工的減水改良劑及其施工方法，能夠減地層中原有的水分，并且改善渣土流塑性和滲透系數，便于富水砂層的盾構施工，防止噴涌的發生。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對富水地層盾構施工的減水改良劑及其施工方法來克服現有技術中存在的上述問題。

為實現上述目的，本發明提供一種針對富水地層盾構施工的減水改良劑，所述減水改良劑包括：水玻璃和濃磷酸溶液，所述水玻璃和濃磷酸溶液與渣土中的水反應生成硅膠，形成減水改良劑。

優選地，所述水玻璃溶液占所述渣土總質量的百分比為10％，所述濃磷酸溶液占渣土總質量的百分比2％。

優選地，添加所述減水改良劑后所述渣土的滲透系數從2×10^-2cm/s減小至8×10^-4cm/s，所述渣土的滲透性降低，滿足防噴涌的要求。

本發明還提供一種針對富水地層盾構施工的減水改良劑的施工方法，所述減水改良劑的施工方法包括以下步驟：

(1)當地層含水量大且水壓大，導致盾構施工出現嚴重噴涌現象時，啟動水玻璃溶液和濃磷酸溶液注入泵，并停止螺旋出土器的作業；

(2)打開注漿孔，先注入90％濃磷酸溶液；

(3)注入濃磷酸溶液約5～10min，待濃磷酸與渣土充分混合后，停止注漿并沖洗注漿管；

(4)打開注漿孔，注入水玻璃溶液；

(5)注入水玻璃溶液約5～10min，使水玻璃溶液和濃磷酸溶液充分反應；

(6)沖洗注漿管，并重啟螺旋出土器排除內部渣土。

優選地，在所述螺旋出土器側面預留注漿孔以注入所述減水改良劑。

優選地，所述步驟(2)采用高分子擠壓泵注入濃磷酸溶液，所述高分子擠壓泵的能力1.1m³/h，壓力1.0mpa，功率1.5KW，轉速33r/min。

優選地，添加所述減水改良劑后所述渣土中的水分被大量吸收，渣土的坍落度從3cm增加至5cm。

本發明提供了一種針對富水地層盾構施工的減水改良劑及其施工方法能夠減地層中原有的水分，并且改善渣土流塑性和滲透系數，便于富水砂層的盾構施工，防止噴涌的發生。

附圖說明

圖1是使用針對富水地層盾構施工的減水改良劑的螺旋出土器的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。