[發明專利]一種減弱盾構在富水砂層噴涌的土體改良劑及制作與應用

在審

• 申請號: 202110397819.6
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113137237A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 黃明峰;張剛;林金華;華振;李曉飛;李鵬
• 申請（專利權）人: 中交一公局廈門工程有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;C09K17/32;C09K103/00
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240
• 代理人: 譚小容

本發明公開了一種減弱盾構在富水砂層噴涌的土體改良劑及制作與應用，包括A溶液和B溶液，所述A溶液的組分包括水和聚丙烯酰胺，所述B溶液的組分包括水、瓜爾膠和羧甲基纖維素，以聚丙烯酰胺作為聚合原料，利用瓜爾膠和羧甲基纖維素作為架橋劑，在富水砂層中形成具有不溶性的聚合物膠體，利用聚合物膠體的絮凝性和增稠性，減弱盾構機噴涌的規模和次數，又因聚合物粘滯性低，不會發生結泥餅現象，對盾構隧道施工具有極大的幫助。

技術領域

本發明屬于土木建筑材料及地下工程技術領域，具體涉及一種用于減弱盾構在富水砂層噴涌的土體改良劑及制作與應用。

背景技術

隨著我國地鐵建設的飛速發展，地下隧道工程量日益增加，由于盾構法在隧道施工中有占地面積小，施工進度穩定快速，操作較為簡便等優點，在地鐵工程中受到廣泛的應用，其中以土壓平衡盾構機的應用最為廣泛。

土壓平衡盾構機在富水砂層掘進中，螺旋輸送機在外排渣土的時候容易出現噴涌現象，一方面造成出土量失控，進而出現超挖現象，影響盾構施工的安全質量；另一方面噴涌造成盾構機內施工區域的安全文明施工，影響施工進度。但是在東南沿海城市普遍存在此種地層，是土壓平衡盾構機施工的一大技術難題。

發明內容

本發明擬提供一種減弱盾構在富水砂層噴涌的土體改良劑，用于土壓平衡盾構機施工過程中，對盾構機土倉內的富水砂土進行改良，降低土的透水性，改良土的流動性，從而減弱螺旋輸送機發生噴涌的次數和規模，實現土壓平衡盾構施工的安全快速。

為此，本發明所采用的技術方案為：一種減弱盾構在富水砂層噴涌的土體改良劑，包括A溶液和B溶液，所述A溶液的組分包括水和聚丙烯酰胺，所述B溶液的組分包括水、瓜爾膠和羧甲基纖維素。

其中受富水砂層含水率的不同，實際采用的改良劑配方有所調整，當砂層的含水率在30％-40％時，所述A溶液包括重量份數如下的組分：1～2份的聚丙烯酰胺和98～99份的水；所述B溶液包括重量份數如下的組分：0.5～1份的瓜爾膠、0.5～1份的羧甲基纖維素和98～99份的水。

當砂層的含水率在40％以上時，所述A溶液包括重量份數如下的組分：3～4份的聚丙烯酰胺和96～97份的水；所述B溶液包括重量份數如下的組分：1～2份的瓜爾膠、1～2份的羧甲基纖維素和96～98份的水。

當砂層的含水率在30％以下時，所述A溶液包括重量份數如下的組分：0.5～1份的聚丙烯酰胺和99～99.5份的水；所述B溶液包括重量份數如下的組分：0.3～0.5份的瓜爾膠、0.3～0.5份的羧甲基纖維素和99～99.6份的水。

為此，本發明還提供了一種土體改良劑的制作，包括A溶液的制作和B溶液的制作，所述A溶液的制作為：按照上述重量份數將聚丙烯酰胺溶解在水；所述B溶液的制作為：按照上述重量份數將瓜爾膠和羧甲基纖維素溶解在水中。

其中，在B溶液的制作時，水的溫度為45℃，并且在溶解時需要攪拌15min。

為此，本發明還提供了一種土體改良劑的應用，包括以下步驟：

S1：攪拌，將A溶液混入泡沫原液攪拌后經發泡系統內發泡為泡沫劑；將B溶液在膨潤土箱體內與膨潤土進行攪拌；

S2：注入，通過泡沫系統將含有A溶液的泡沫劑注入到隧道掌子面及盾構機土倉內；通過膨潤土系統將帶有B溶液的膨潤土注入掌子面和盾構機土倉內；

S3：反應，注入含有A溶液的泡沫劑和帶有B溶液的膨潤土后，利用刀盤旋轉對A溶液和B溶液進行融合反應，在刀盤攪拌過程中盾構機停止推進和出土。

其中，在步驟S1中A溶液占泡沫原液的重量比為10％；B溶液占膨潤土漿液的重量比5％，膨潤土漿液的濃度為膨潤土加水攪拌而成，且膨潤土占水的重量比20％。

其中，在步驟S1中A溶液和B溶液使用的體積比為1:1。