[發明專利]一種含泥水盾構廢棄泥漿的同步砂漿及其制備方法

有效

• 申請號: 201910054875.2
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109734395B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 史慶濤;武文清;陸野
• 申請（專利權）人: 中鐵十四局集團大盾構工程有限公司
• 主分類號: C04B28/08
• 分類號: C04B28/08
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明提供一種含泥水盾構廢棄泥漿的同步砂漿，每方砂漿按干基重量百分比計，盾構廢棄泥漿20%~30%、篩分渣土30%~45%、高爐礦渣粉16%~27%、磷渣粉3%~5%、脫硫石膏3%~7%和4%~7%活性外加劑，水按照固體濃度60%~85%計。所述的盾構廢棄泥漿為泥水盾構施工產生的廢棄物，0.074mm以下顆粒占95%以上，蒙脫石含量不低于80%，比重在不低于1.20，表觀粘度不低于40mPa.s。本發明的技術方案就地消納泥水盾構廢棄泥漿量大，還可處理篩分渣土和工業廢棄物；（3）含泥水盾構廢棄泥漿的同步砂漿性能較好，成本低、對環境無二次污染。

技術領域

本發明專利涉及含泥水盾構廢棄泥漿的同步砂漿，以盾構廢棄泥漿為主，摻加部分篩分渣土、高爐礦渣粉、磷渣粉、脫硫石膏和活性外加劑等混合，并按照固體濃度60％～85％計添加相應水量，攪拌混合成的滿足泥水盾構施工用同步砂漿。

背景技術

隨著盾構作業施工在我國地下工程的大規模使用，現已成為許多大型跨海越江隧道工程之必需。泥水盾構具有無需特殊土體改良、地質適應性強、開挖面穩定性高等優點。然而，盾構施工過程中，通常需要采用泥漿來穩定泥水盾構開挖面，同時將土渣攜帶出地面，同時產生的廢棄泥漿不僅排放量大，而且對環境污染極其嚴重。目前，泥水盾構廢棄泥漿的常規處理方式是用罐裝泥漿車外運和泥漿現場沉淀干燥，但這兩種處理方式均存在較嚴重的局限性。由于泥水盾構施工過程中地下水和細顆粒的摻入，不可避免地會產生不能再利用的廢棄泥漿和大量渣土。廢棄泥漿經過泵送、沉淀、泥水處理機處理后，分離出合適相對密度的泥漿回用后，仍然產生大量棄漿，其含水率高且呈流動狀，泥漿外運方式實際運出的75％左右是水，極大增加了處理成本，還可能在運輸過程中造成環境污染，外運泥漿棄置也需要占用大量土地，造成土壤板結和浪費，隨著城市人口增加、土地資源匱乏以及國家對規劃建設用地和耕地紅線確定，可供泥漿干化和填埋的地方有限，很難找到合適的場地；其次，所需泥漿池占地面積較大，而施工現場場地資源有限，泥漿自然沉淀固化周期長，極大影響工期。

另一方面，泥水盾構隧道施工過程中，需要與盾構掘進同步進行的注壓砂漿填充隧道襯砌環與地層之間空隙，控制地表沉降、保持隧道穩定和起到防水作用，一般是采用優質膨潤土、粉煤灰和細砂混合，外加減水劑、緩凝劑和水攪拌而成，由于要和盾構施工同步進行，整個同步砂漿需求量比較大，從而導致需要相當量的優質膨潤土、粉煤灰和細砂等材料。

目前我國專家學者針對泥水盾構廢棄泥漿開展了一些研究和應用，主要集中在固化或壓濾后直接棄運等處置方面，開展施工現場原位資源化利用不多。現有文獻僅吳克雄、孔玉清、周路鳴、徐興居和翟世鴻等人開展了廢棄泥漿制備同步注漿材料研究，但是1m³同步注漿材料利用廢棄泥漿最高800kg，目前廢棄泥漿含水率一般為70～85％左右，按砂漿容重2000kg/m³計算，干基算還未達到固體總量17％，大量需要河砂等填充，而受國家河道整治等要求、河砂資源非常緊張且價格高，其中楊釗還采用的是價格非常高的標準砂，很難在實際工程中應用；此外，都需要添加42.5級水泥這種較高等級膠凝材料，泥漿成本較高。另一方面，盾構過程泥水分離篩分渣土，大量外運郊區占用大量土地資源，張亞洲和翟世鴻等人開展了分離渣土制備壁后注漿漿液研究，但分離渣土要進行清洗和進一步篩分，不僅增加實際成本和工藝難度，還會造成產生的泥漿廢水再次處理問題，且需要大量用到P·O42.5水泥或快硬硅酸鹽水泥應用范圍有限。

取自某泥水盾構施工現場廢棄泥漿，含水率75％，0.074mm以下顆粒占96.7％，蒙脫石含量不低于83％，比重1.25，表觀粘度45mPa.s。其化學成分如表1，主要礦物組成見圖1。

表1泥水盾構廢棄泥漿化學組成