[發(fā)明專利]大斷面矩形頂管用的減摩泥漿及制備方法和注漿施工方法

有效

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• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104176976A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃德中;黃俊;王延年;徐連剛;舒鋼強;蔡雯俊;方濤;李剛;楊滿滿;蔣威
• 申請（專利權(quán)）人: 上海隧道工程有限公司;上海隧道盾構(gòu)工程有限公司
• 主分類號: C04B26/02
• 分類號: C04B26/02;E21D11/10;C04B14/12
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道工程領(lǐng)域，尤指一種大斷面矩形頂管的減摩泥漿及制備方法和注漿施工方法。

背景技術(shù)

矩形頂管機在隧道工程中應(yīng)用越來越多，相對于圓形頂管機可以有效利用空間，減小地下掘進(jìn)土方，用于人行、車輛等地下通道不需要再進(jìn)行地面鋪平工序，節(jié)省時間還能降低成本。在頂管頂進(jìn)施工中，為減少土體與管節(jié)間的摩阻力，通過管節(jié)內(nèi)部的注漿孔向管節(jié)外注入一種泥漿材料，該泥漿材料稱為“減摩泥漿”。通過減摩泥漿的充分、均勻注漿，使得管節(jié)外圍與土體之間形成一圈泥漿層，從而使得管節(jié)在泥漿套中頂進(jìn)，一方面降低了后頂力，另一方面也起到支護土體，降低地層損失，控制地面沉降的作用。

現(xiàn)有的減摩泥漿材料一般為水和膨潤土，形成膨潤土泥漿，該膨潤土泥漿具有觸變性，有助于頂管在地層間運動時成為減摩劑，以粘性液體減小摩阻力，靜止時，會成為凝膠體支撐地層。但是在大斷面(4.2m*6.9及以上)矩形頂管施工時，由于斷面增大相應(yīng)摩阻力也增大，導(dǎo)致主頂頂力也增大，膨潤土泥漿無法適應(yīng)大斷面矩形頂管施工，如遇砂性土層施工時，膨潤土泥漿容易滲入到砂性土層中，不能確保管節(jié)外圍的泥漿套完整，影響施工。另外，現(xiàn)有的頂管注漿是通過人工完成的，效率低且人工操作因素會大大降低減摩效果，且在大斷面施工中人員爬高手動壓注具有一定的危險性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種大斷面矩形頂管用的減摩泥漿及制備方法和注漿施工方法，解決現(xiàn)有減摩泥漿無法適應(yīng)大斷面矩形頂管施工和無法適應(yīng)砂性土層施工、現(xiàn)有人工注漿效率低、效果差、還具有危險等問題。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種大斷面矩形頂管用的減摩泥漿，包括高分子聚合物HS-1、鈉基膨潤土、和水以5∶16∶195的配合比混合而成。

本發(fā)明大斷面矩形頂管用的減摩泥漿的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述高分子聚合物HS-1包括大、中分子量的聚丙烯酸鹽、纖維素鹽、抗鹽抗鈣劑、以及改性土；所述鈉基膨潤土的膨脹率為18mL/g至26mL/g，200目篩余量小于95％；所述減摩泥漿的比重為1.08g/cm³，粘度大于60s，濾失量小于12ml。

本發(fā)明的減摩泥漿具有高粘度、低比重的特性，能夠在大斷面頂管施工中使用，形成良好的泥漿套，降低頂管及管節(jié)與土體摩擦阻力。該減摩泥漿還具有較低的濾失率，適用于砂性土地層工況，在砂性土地層中不易滲透，確保形成的泥漿套完整，降低泥漿補充量與反復(fù)注漿對地層的擾動，該減摩泥漿在砂性土地層中的濾失率僅為3.8％。

本發(fā)明一種大斷面矩形頂管用的減摩泥漿的制備方法，包括：

提供PH值為5至9的工業(yè)用水，將所述工業(yè)用水加入到拌漿箱內(nèi)；

開啟所述拌漿箱的剪切泵攪拌，形成水循環(huán)；

提供高分子聚合物HS-1和鈉基膨潤土，先將所述高分子聚合物HS-1加入到拌漿箱內(nèi)，再將所述鈉基膨潤土加入到拌漿箱內(nèi)，其中所述高分子聚合物HS-1、所述鈉基膨潤土、以及所述工業(yè)用水的配合比為5∶16∶195；以及

至少循環(huán)攪拌10分鐘，確保攪拌均勻無結(jié)塊，即形成了減摩泥漿。

采用高分子聚合物HS-1、膨潤土和水以一定比例混合形成減摩泥漿，該減摩泥漿具有高粘度、低比重的特點，能夠在大斷面矩形頂管施工中形成泥漿套，從而降低頂管及管節(jié)與土體間的摩擦阻力。該減摩泥漿還具有較低的壓力濾失率，在砂性土層的工況環(huán)境下不易滲透入土體，保證了泥漿套的完整，降低了泥漿補充量與反復(fù)泥漿對地層的擾動，其砂性土層的濾失率僅為3.8％。采用本發(fā)明減摩泥漿的制備方法形成的減摩泥漿，可以解決現(xiàn)有減摩泥漿無法適應(yīng)大斷面矩形頂管施工及無法適應(yīng)砂性土層施工的問題。

本發(fā)明大斷面矩形頂管用的減摩泥漿的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述高分子聚合物HS-1包括大、中分子量的聚丙烯酸鹽、纖維素鹽、抗鹽抗鈣劑、以及改性土。

本發(fā)明大斷面矩形頂管用的減摩泥漿的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述鈉基膨潤土的膨脹率為18至26mL/g，200目篩余量小于95％。

本發(fā)明大斷面矩形頂管用的減摩泥漿的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述減摩泥漿的比重為1.08g/cm³，粘度大于60s，濾失量小于12ml。

本發(fā)明一種如前述的制備方法制得的減摩泥漿的注漿施工方法，包括：

提供儲漿槽，將所述減摩泥漿輸送至所述儲漿槽內(nèi)；

將矩形頂管的管節(jié)劃分為至少一個區(qū)段；