用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料包括鈉基膨潤土溶液0～6000份、粘土分散劑0～10份、羧甲基纖維素0～10份、泡沫劑20～130份；經(jīng)泡沫劑調(diào)節(jié)后的土壤具有良好的流動性和塑性以及防水滲透性，對土壤改良后的效果持續(xù)的時間長；采用粘土分散劑降低堵塞、輸送問題等風險，增加盾構(gòu)機掘進速度，使土體的高粘性變成流塑性，起到改善土體的作用；采用羧甲基纖維素起到膠凝的作用，防止渣土發(fā)生分離現(xiàn)象；通過上述各組分的協(xié)同作用增加渣土的和易性、流動性，渣土呈塑性狀態(tài)，穩(wěn)定土艙壓力，達到控制掌子面坍塌與地表沉降及潤滑道具的目的。
【專利說明】
用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的 渣土改良劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 新疆烏魯木齊地層多以無水密實砂卵石為主，因經(jīng)濟發(fā)展特別是建設(shè)工程對砂土 的需要，在早期存在大量的濾砂作業(yè)，導(dǎo)致地鐵項目建設(shè)范圍內(nèi)存在大量礫石回填地層的 存在。礫石回填地層塑流性差，土艙壓力不穩(wěn)定，且設(shè)定的土壓力不能順利的傳遞到掌子 面，容易超挖，加上地層自穩(wěn)性差，掌子面周圍容易坍塌，造成地表沉降難以控制；回填地層 摩擦性高，容易造成刀盤及刀具的高正常磨損及破壞，嚴重的影響了施工速度和效率，另外 在掘進過程中更換刀具也帶來了額外的風險。當前，針對無水礫石回填地層盾構(gòu)的施工掘 進，在渣土改良方面沒有相應(yīng)的配合比，且地層對刀具、刀盤的磨損非常嚴重，掌子面的穩(wěn) 定性很難保證，常常因刀具磨損過大無法消切掌子面土體，導(dǎo)致停機換刀等現(xiàn)象發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣 土改良劑，結(jié)合礫石回填地層特點采用該改良劑對渣土進行改良，用以增加渣土的和易性、 流動性，穩(wěn)定土艙壓力，達到控制掌子面坍塌與地表沉降及潤滑道具的目的。
[0004] 本發(fā)明的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料按 重量份包括以下組分：
[0005] 鈉基膨潤土溶液0~6000份、粘土分散劑0~10份、羧甲基纖維素0~10份、泡沫劑 20~130份；
[0006] 進一步，用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征在于:所述改 良劑原料按重量份包括以下組分：
[0007] 鈉基膨潤土溶液100~6000份、粘土分散劑1~10份、羧甲基纖維素1~10份、泡沫 劑20~130份；
[0008] 進一步，所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0009] 鈉基膨潤土溶液1000~5000份、粘土分散劑1~10份、羧甲基纖維素1~10份、泡沫 劑20~130份；
[0010] 進一步，所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0011] 鈉基膨潤土4300份、粘土分散劑8份、羧甲基纖維素8份、泡沫溶液85份；
[0012] 進一步，所述粘土分散劑為HHZ-B粘土分散劑，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為 55-86% ；
[0013] 進一步，所述鈉基膨潤土的密度為1. 〇8-1. lg/cm3，粘度為20_25mPa. s;
[0014] 進一步，所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理；
[0015] 進一步，所述泡沫劑為Condat泡沫劑；
[0016] 進一步，所述泡沫劑的發(fā)泡倍率為20-23倍；
[0017] 進一步，所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為3-5 %的發(fā)泡液。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良 劑，經(jīng)泡沫劑調(diào)節(jié)后的土壤具有良好的流動性和塑性以及防水滲透性，滿足盾構(gòu)施工功能 的要求，泡沫劑的使用擴大了土壓平衡盾構(gòu)機適宜開挖的土壤范圍，且泡沫具有很好的穩(wěn) 定性，在與開挖土體混合之前不至于過量衰變破滅，對土壤改良后的效果持續(xù)的時間長;采 用粘土分散劑降低堵塞、輸送問題等風險，增加盾構(gòu)機掘進速度，使土體的高粘性變成流塑 性，起到改善土體的作用，膨潤土具有吸濕膨脹性、低滲性、高吸附性及良好的自封閉性能； 采用羧甲基纖維素起到膠凝的作用，防止渣土發(fā)生分離現(xiàn)象;通過上述各組分的協(xié)同作用 增加渣土的和易性、流動性，渣土的流動性就好，呈塑性狀態(tài)，同時穩(wěn)定土艙壓力，達到控制 掌子面坍塌與地表沉降及潤滑道具的目的，螺旋輸送機出渣連續(xù)且在皮帶上鋪展良好，開 倉后未刀盤發(fā)現(xiàn)有泥餅現(xiàn)象。
【具體實施方式】
[0019] 本實施例的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料 按重量份包括以下組分：
[0020] 鈉基膨潤土溶液0~6000份、粘土分散劑0~10份、羧甲基纖維素0~10份、泡沫劑 20~130份;鈉基膨潤土具有吸濕膨脹性、低滲性、高吸附性及良好的自封閉性能;經(jīng)泡沫調(diào) 節(jié)后的土壤具有良好的流動性和塑性以及防水滲透性，泡沫劑的使用擴大了土壓平衡盾構(gòu) 機適宜開挖的土壤范圍，且泡沫具有很好的穩(wěn)定性，在與開挖土體混合之前不至于過量衰 變破滅，對土壤改良后的效果持續(xù)的時間長;粘土分散劑降低堵塞、輸送問題等風險，增加 盾構(gòu)機掘進速度，使土體的高粘性變成流塑性，使土體改善;羧甲基纖維素起到膠凝的作 用，防止渣土發(fā)生分離現(xiàn)象；上述各組分的配合比保證各組分的協(xié)同作用，使整體效果更 好，發(fā)泡劑的發(fā)泡率高，發(fā)泡倍率為20倍以上，氣泡的發(fā)泡狀態(tài)好，產(chǎn)生的氣泡的半衰期為7 分鐘以上?？筛鶕?jù)渣土的性質(zhì)對鈉基膨潤土溶液、粘土分散劑、羧甲基纖維素進行選擇并組 合應(yīng)用。
[0021 ]本實施例中，所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0022]鈉基膨潤土溶液100~6000份、粘土分散劑1~10份、羧甲基纖維素1~10份、泡沫 劑20~130份。
[0023]本實施例中，所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0024]鈉基膨潤土溶液1000~5000份、粘土分散劑1~10份、羧甲基纖維素1~10份、泡沫 劑20~130份。
[0025]本實施例中，所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0026]鈉基膨潤土4300份、粘土分散劑8份、羧甲基纖維素8份、泡沫溶液85份;該配合比 下的渣土改良劑的性能最佳。
[0027]本實施例中，所述粘土分散劑為HHZ-B粘土分散劑，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含 量為 55-86 %。
[0028]本實施例中，所述鈉基膨潤土的密度為1.08-1.18/〇113，粘度為20-2511^ &.8;其顆 粒的單位晶層中存在極弱的鍵，鈉離子本身半徑小，離子價低，水很容易進入單位晶層間， 引起晶格膨脹，顆粒的體積膨脹為原來顆粒體積的10~40倍，吸水后形成一道不透水的防 滲層。若再經(jīng)過一段較長時間，則膨潤土顆粒會變成膏脂狀，滲透系數(shù)可以降到1 X l〇_7m/s 以下，幾乎不透水;不同壓實密度的膨潤土的主要差別在于其土體顆粒間孔隙的大小，當密 度大時，單位空間中的土體顆粒及吸附水層所占的體積就大，滲流液體通道就窄。由于膨潤 土的高吸濕膨脹性和自封閉性，遇水時極度膨脹，其密度越大，膨脹倍數(shù)越大，同樣的滲流 空間留給過流液體的通道就越窄，其滲流系數(shù)也就降低了。
[0029] 本實施例中，所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理。
[0030]本實施例中，所述泡沫劑為Condat (康達特)泡沫劑。
[0031]本實施例中，所述泡沫劑的發(fā)泡倍率為20-23倍。
[0032]本實施例中，所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為3-5%的發(fā)泡液。
[0033]本實施例中，膨潤土的pH值為7.5-10 ;發(fā)泡劑的pH值為7.3-8.0，粘度為0.003-0 · 2Pas;
[0034] 本實施例中，還可加入0.1-1份
0.1-1 份
0.1-1份2,4,7,9-四甲基-5-癸 炔-4,7-二醇、0.1-1份聚丙烯酰胺、0.1-1份低碳醇中的一種或兩種以上混合物，增強吸附 動力學，以增加泡沫分子間的排列緊密性，以增加所產(chǎn)生泡沫的穩(wěn)定性，也可加入1-5份的 螯合劑，與其他組分有良好的配伍性，提高整個混合體系的耐鹽性和抗硬水性，增強溶液中 各組分的結(jié)合力，所述螯合劑可以是羥基乙叉二磷酸鹽、EDTA、N ·?；?乙二胺三乙酸。
[0035] 本實施例中，所述泡沫劑可以是:十二烷基硫酸鈉粉狀、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉 液體、α-烯基磺酸鈉粉狀、改性硅樹脂聚醚乳液中的一種或兩種的混合物。
[0036] 下面通過具體實施例對本發(fā)明做進一步的闡述。
[0037] 實施例一
[0038]本實施例的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料 按重量份包括以下組分:鈉基膨潤土溶液4200份、粘土分散劑6份、羧甲基纖維素7份、泡沫 劑70份。
[0039]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為55% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1.08g/cm3，粘度為20mPa. s;所述鈉基膨潤土經(jīng)25小時的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡倍率 為20倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為3%的發(fā)泡液。
[0040] 實施例二
[0041] 本實施例的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料 按重量份包括以下組分:鈉基膨潤土溶液3500份、羧甲基纖維素3份、泡沫劑71份。
[0042]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為86% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1. lg/cm3，粘度為25mPa. s ;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡 倍率為23倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為5%的發(fā)泡液。
[0043] 實施例三
[0044]本實施例的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料 按重量份包括以下組分:鈉基膨潤土溶液6000份、粘土分散劑4份、羧甲基纖維素5份、泡沫 劑80份。
[0045]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為65% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1.08-1. lg/cm3，粘度為23mPa. s;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理;所述泡沫劑的 發(fā)泡倍率為22倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為4%的發(fā)泡液。
[0046] 實施例四
[0047] 本實施例的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料 按重量份包括以下組分:鈉基膨潤土溶液2500份、粘土分散劑6份、羧甲基纖維素3份、泡沫 劑53份。
[0048]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為86% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1.08g/cm3，粘度為25mPa. s;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡 倍率為20倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為3%的發(fā)泡液。
[0049] 實施例五
[0050] 本實施例的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料 按重量份包括以下組分:鈉基膨潤土溶液3000份、粘土分散劑6份、泡沫劑38份。
[0051]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為86%;所述鈉基膨潤土的密度為 1. lg/cm3，粘度為20mPa. s ;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡 倍率為23倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為3%的發(fā)泡液。
[0052]實施例六
[0053]本實施例的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，所述改良劑原料 按重量份包括以下組分:粘土分散劑5份、羧甲基纖維素3份、泡沫劑120份。
[0054]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為70% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1. lg/cm3，粘度為2ImPa. s ;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡 倍率為21倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為4%的發(fā)泡液。
[0055] 實施例七
[0056] 所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0057]鈉基膨潤土溶液6000份、粘土分散劑10份、羧甲基纖維素10份、泡沫劑130份。
[0058]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為80% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1. lg/cm3，粘度為24mPa. S ;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡 倍率為22倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為5%的發(fā)泡液。
[0059] 實施例八
[0060] 所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0061] 鈉基膨潤土溶液100份、粘土分散劑1份、羧甲基纖維素1份、泡沫劑20份、0.1份2， 4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇、0.1份聚丙烯酰胺、1份低碳醇。
[0062]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為60% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1.08g/cm3，粘度為21mPa. s;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡 倍率為20倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為5%的發(fā)泡液。
[0063]實施例九
[0064]所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0065]鈉基膨潤土溶液6000份、粘土分散劑5份、羧甲基纖維素5份、泡沫劑80份、1份2，4， 7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇、1份聚丙烯酰胺、1份低碳醇。
[0066]本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為70% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1.08g/cm3，粘度為25mPa. s;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡 倍率為20倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為5%的發(fā)泡液。
[0067]實施例十
[0068]所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0069]鈉基膨潤土溶液1000份、粘土分散劑10份、羧甲基纖維素1份、泡沫劑20份、5份的 螯合劑、1傷
[0070] 本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為75% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1. lg/cm3，粘度為20mPa. s ;所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡倍率 為22倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為4%的發(fā)泡液。
[0071] 實施例^^一
[0072] 所述改良劑原料按重量份包括以下組分：
[0073]鈉基膨潤土溶液5000份、粘土分散劑10份、羧甲基纖維素1份、泡沫劑20份、5份的 螯合劑、0.1份
[0074] 本實施例中，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為86% ;所述鈉基膨潤土的密度為 1. lg/cm3，粘度為20mPa. s ;所述鈉基膨潤土經(jīng)26小時的膨化處理;所述泡沫劑的發(fā)泡倍率 為22倍;所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為3%的發(fā)泡液。
[0075] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1. 一種用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征在于:所述改良劑 原料按重量份包括以下組分： 鈉基膨潤土溶液O~6000份、粘土分散劑O~IO份、羧甲基纖維素 O~IO份、泡沫劑20~ 130 份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述改良劑原料按重量份包括以下組分： 鈉基膨潤土溶液100~6000份、粘土分散劑1~10份、羧甲基纖維素1~10份、泡沫劑20 ~130份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述改良劑原料按重量份包括以下組分： 鈉基膨潤土溶液1000~5000份、粘土分散劑1~10份、羧甲基纖維素1~10份、泡沫劑20 ~130份。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述改良劑原料按重量份包括以下組分： 鈉基膨潤土溶液4300份、粘土分散劑8份、羧甲基纖維素8份、泡沫溶液85份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述粘土分散劑為HHZ-B型粘土分散劑，所述鈉基膨潤土中膨潤土的含量為55-86%。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述鈉基膨潤土的密度為1.08-1. lg/cm3，粘度為20-25mPa. s。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述鈉基膨潤土經(jīng)24小時以上的膨化處理。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述泡沫劑為Condat泡沫劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述泡沫劑的發(fā)泡倍率為20-23倍。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于無水礫石回填地層盾構(gòu)掘進施工的渣土改良劑，其特征 在于:所述發(fā)泡劑經(jīng)水稀釋形成濃度為3-6 %的發(fā)泡液。
【文檔編號】C09K107/00GK105885867SQ201610352916
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】趙寶云, 王麗萍, 王志華, 王國勝, 黃偉, 蔣斌, 陳超, 張馳, 李桂臣
【申請人】重慶科技學院, 新疆交建市政工程有限責任公司