專利名稱：Pms泥水漿液制備方法和它在泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工中的技術(shù)領(lǐng)域，是一種泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工在地下掘進(jìn)中的應(yīng)用技術(shù)。
背景技術(shù)：
泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工，采用管道輸送代替軌道連續(xù)出土，加快了地下掘進(jìn)速度，改善勞動條件和施工環(huán)境，能較好的穩(wěn)定開挖面和防止地面隆陷，成為當(dāng)今劃時(shí)代的盾構(gòu)及頂管施工新技術(shù)。但該泥水體系中存在著許多不足的地方，突出表現(xiàn)有廢棄泥漿排放量大、漿液指標(biāo)如質(zhì)量、比重、粘度等難控制、泥水處理占地大、新漿材料用量大等。造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，不利于面對復(fù)雜地質(zhì)情況及提高推進(jìn)速度，在解決推進(jìn)中出現(xiàn)復(fù)雜情況應(yīng)變能力較差。泥水盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)入硬粘土層，會經(jīng)常發(fā)生堵管現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會引起爆管，使盾構(gòu)或頂管機(jī)不能推進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種少排放、易控制、低固相、占地少、低能耗，能加快推進(jìn)速度，減少泥漿損耗量，保證開挖面穩(wěn)定，降低地下掘進(jìn)施工的綜合成本，有利于環(huán)保，適合泥水平衡盾構(gòu)及泥水平衡頂管施工特點(diǎn)的一種泥水漿液和它在大型泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工中的應(yīng)用工藝。
本發(fā)明中PMS(Polymer-MMH Shield buried tunneling Slurry System)泥水漿液的制備方法所采取的技術(shù)方案是采用高分子聚合物，膨潤土和正電膠，并按以下步驟操作(1)在攪拌桶中加入清水，并啟動剪切泵；(2)在剪切泵加料漏斗中加入增效土或活性納膨潤土，并加入大、中、小分子(1500萬分子量、1200萬分子量、100萬分子量)高分子聚合物，以及帶正電荷的MMH正電膠產(chǎn)品；
(3)剪切泵循環(huán)5～10分鐘即制成可備用。
高分子聚合物是高分子聚丙烯酸鹽。包括聚丙烯酸(酰)胺、強(qiáng)力抱被劑、復(fù)合離子型聚丙烯酸(酰)鹽；正電膠產(chǎn)品是混合金屬氫氧化物正電溶液(MixedMetal Hydroxide)。
本發(fā)明PMS泥水漿液在泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工中的應(yīng)用，所采取的技術(shù)方案是土砂漿液逐級分離，適時(shí)在泥漿中加入PMS漿液，并按以下步驟操作(1)通過加壓把泥水送入前艙泥水壓力室；(2)由盾構(gòu)及頂管機(jī)大刀盤切削下來的土體經(jīng)攪拌和前艙的泥水混合，形成高比重泥水；(3)由排泥泵和管道將高比重泥水輸送到地面泥水處理場地進(jìn)行常規(guī)泥水處理；(4)進(jìn)入常規(guī)的泥水處理系統(tǒng)；(5)在儲漿桶中加入調(diào)好的PMS漿液和泥水盾構(gòu)專用處理劑進(jìn)行泥水性能調(diào)整(6)調(diào)整后的PMS漿液一部分進(jìn)入儲漿池備用，一部分進(jìn)入調(diào)整槽通過泥漿泵輸送到前艙泥水加壓室。
實(shí)施本發(fā)明后的積極效果由于PMS漿液體系主要由高分子聚合物和正電膠為主，成分有增效土或活性納膨潤土、高分子聚丙烯酸鹽、正電膠、強(qiáng)力抱被劑、表面活性劑等。它有利于在開挖面形成優(yōu)質(zhì)泥膜(形成泥膜細(xì)密度、柔韌性高)，獲得了低的漏斗粘度，高的泥水屈服值(動切力)，質(zhì)量更好的泥膜，使得泥水性能穩(wěn)定不容易受粘土、泥沙和可溶性鹽類等的污染，對土渣和泥土不起分散作用，可以保持開挖面穩(wěn)定，并且可以防止粘土對泥水污染，保持泥水性能的穩(wěn)定。
實(shí)施本發(fā)明后解決了少排放、易控制、低固相、占地少、低能耗，加快推進(jìn)速度，提高泥漿體系在泥水處理系統(tǒng)中清除土渣，提高固控設(shè)備的使用效率，可減少泥漿損耗量，進(jìn)而降低地下掘進(jìn)施工的綜合成本，且有利于環(huán)保。
本發(fā)明PMS泥水體系，是典型的不分散泥水體系，泥水可以保持低的漏斗粘度，流動性好有利于提高泥水的輸送效率。
本發(fā)明使泥水盾構(gòu)及頂管施工在正常掘進(jìn)狀態(tài)時(shí)，由于PMS泥水能在開挖面上快速形成泥膜，使得刀盤前部的刀頭始終切削刀盤正面已形成泥膜的土體，不直接切削土體，因此推進(jìn)速度得到提高近15％，刀盤扭矩力可減少近10％，泥膜的護(hù)壁效果即減少了上部土體的坍塌，又減少了同步注漿漿液向上層土層當(dāng)中滲透的損失，同步注漿量減少約30％，降低了工程成本；由于開挖面可以隨時(shí)形成泥膜，避免了開挖面上方地面沉降，有助于開挖面穩(wěn)定，抑制粘土膨脹。PMS泥水體系能有效地控制渣土及廢漿的排放，且堵漏效果很好，PMS泥水體特性是對環(huán)境不造成污染，是一種很好的環(huán)保產(chǎn)品。


圖1，PMS泥水漿液制備的工藝流程；圖2，PMS泥水體系在盾構(gòu)及頂管施工中應(yīng)用的工藝流程；圖3；PMS與粘土形成復(fù)合體的極化過程；圖4；PMS與粘土形成復(fù)合體的過程氫鍵聯(lián)接。
圖5，PMS與粘土形成復(fù)合體的過程水化膜的形成與復(fù)合體的形成。
圖6，泥膜的形成；圖7，大分子聚合物聚丙烯酰胺(代號PAM)分子結(jié)構(gòu)式。
具體實(shí)施例方式PMS(全稱新型的聚合物正電膠盾構(gòu)泥水體系Polymer-MMH Shield buriedtunneling Slurry System)，泥水漿液制備方法是在攪拌桶6中加入清水5，并啟動剪切泵4，在剪切泵加料漏斗中加入增效土1或活性鈉膨潤土，并加入大、中、小高分子聚合物2，以及帶正電荷的MMH正電膠產(chǎn)品3，剪切泵循環(huán)5～10分鐘即制成可備用。見圖1，高分子聚合物為高分子聚丙烯酸鹽，包括聚丙烯酸(酰)胺(結(jié)構(gòu)式見圖7)、強(qiáng)力抱被劑、復(fù)合離子型聚丙烯酸(酰)鹽。MMH正電膠是混合金屬氫氧化物溶液(Mixed Metal Hydroxide)。
MPS泥水漿液在泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工中的應(yīng)用是按以下步驟進(jìn)行通過加壓把泥水送入前上艙泥水壓力室11，在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，由大刀盤切削下來的土體13經(jīng)攪拌和前艙11的泥水混合，形成高比重泥水，由排泥泵和管道，將高比重泥水輸送到地面泥水處理場地，進(jìn)行常規(guī)泥水處理系統(tǒng)12處理(由一級振動篩進(jìn)行分離，直徑大干0.42mm土顆粒送入堆在渣場，余進(jìn)入二級除砂器進(jìn)行再分離，直徑大于0.127的顆粒進(jìn)入儲渣池，一部分進(jìn)入除砂器儲漿桶等待在處理，余進(jìn)入三級離心機(jī)，直徑大于0.05mm的土顆粒進(jìn)入儲渣池，余進(jìn)入儲漿桶)在儲漿桶7中加入調(diào)好的MPS漿10并加入泥水盾構(gòu)專用處理劑8進(jìn)行泥水性能調(diào)整，調(diào)整后的PMS漿液一部分留在儲漿桶7備用，一部分直接送到調(diào)整槽9見圖2。每升江水加入PMS漿液不超過20克。PMS漿液采用大、中、小分子高分子聚合物以及帶正電荷的MMH正電膠產(chǎn)品3。高分子聚合物，通過對大刀盤切削下來的土體所形成的泥水，進(jìn)行選擇性絮凝，優(yōu)質(zhì)土進(jìn)入到泥水中，廢土通過逆水處理系統(tǒng)進(jìn)行分離。MMH正電膠，可與泥水中的體質(zhì)土形成復(fù)合體，改變泥水的塑變性能，提高泥水的屈服值。
圖3～圖6，具體說明采用增效土1(或活性鈉膨潤土)，高分子聚合物2和MMH正電膠產(chǎn)品3混合清水構(gòu)成PMS漿液與泥水作用構(gòu)成優(yōu)質(zhì)泥膜的具體形式，見圖6。如土體16與充填于土體孔隙中的水17，構(gòu)成土體孔隙形成的泥水15和泥水14及泥膜18。它們微觀作用過程可見極化過程圖3，氫鍵聯(lián)接方式圖4，與水化膜形成的微觀結(jié)構(gòu)圖5。圖7為大分子聚合物聚丙烯酰胺的分子結(jié)構(gòu)式。
不同土質(zhì)制備不同PMS新漿的實(shí)施配方

(以上數(shù)據(jù)是用于11.22m盾構(gòu))根據(jù)土性不同，制備不同的PMS新漿，實(shí)際加入量應(yīng)依據(jù)泥水性能變化進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.PMS泥水漿液的制備方法，其特征是采用高分子聚合物和正電膠，并按以下步驟操作(1)在攪拌桶(6)中加入清水(5)，并啟動剪切泵(4)；(2)在剪切泵加料漏斗中，加入增效土(1)或活性納膨潤土，并加入大、中、小分子(1500萬分子量，1200萬分子量、100萬分子量)高分子聚合物(2)，以及帶正電荷的MMH正電膠產(chǎn)品(3)；(3)剪切泵(4)循環(huán)5～10分鐘即制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的高分子聚合物(2)是高分子聚丙烯酸鹽，包括聚丙烯酰酸胺、強(qiáng)力抱被劑、復(fù)合離子型聚丙烯鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的正電膠產(chǎn)品(3)是混合金屬氫氧化物正電溶膠。
4.一種PMS泥水漿液在泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工中的應(yīng)用，其特征是土砂漿液逐級分離，適時(shí)于泥漿中加入PMS漿液和它的輔料，并按以下步驟操作(1)通過加壓把泥水送入前艙泥水加壓室(11)；(2)由盾構(gòu)大刀盤切削下來的土體(13)經(jīng)攪拌和前艙(11)的泥水混合，形成高比重泥水；(3)由排泥泵和管道將高比重泥水輸送到地面泥水處理場地進(jìn)行處理；(4)進(jìn)入常規(guī)泥水處理系統(tǒng)(12)；(5)在儲漿桶(7)中加入調(diào)好的PMS漿液(10)和泥水盾構(gòu)專用處理劑JHTCT-1(8)進(jìn)行性能調(diào)整；(6)調(diào)整后的PMS漿液一部分進(jìn)入儲漿池備用，一部分經(jīng)過調(diào)整桶(9)進(jìn)入前艙泥水加壓室(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PMS漿液在泥水盾構(gòu)中的應(yīng)用，其特征是所述加入PMS漿液是每升清水加入PMS漿液不超過20克。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征是所述的適時(shí)加入PMS漿液和它的輔料是對砂土、粘土粉砂土、粘土層分別加入60m3清水、100～350kgPMS、膨潤土1250kg及不同量的泥水平衡盾構(gòu)專用處理劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的應(yīng)用，其特征是所述的加入不同量的泥水平衡盾構(gòu)專用處理劑JHTCT-1(8)是對粉砂土加入12.5kg、對粘土粉砂土加入8.3kg、粘土層加入25kg。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征是所述的進(jìn)入常規(guī)泥水處理系統(tǒng)是由一級振動篩進(jìn)行分離，直徑大于0.42mm土顆粒送入堆土渣場，余進(jìn)入二級除砂器進(jìn)行再分離，直徑大于0.127的土顆粒進(jìn)入儲渣池，一部分進(jìn)入除砂器儲漿罐等待再處理，余進(jìn)入三級離心機(jī)，直徑大于0.05mm的土顆粒進(jìn)入儲渣池，余進(jìn)入儲漿桶。
全文摘要
PMS泥水漿液的制備方法和它在泥水平衡盾構(gòu)及頂管施工中的應(yīng)用，屬地下掘進(jìn)施工技術(shù)領(lǐng)域。其特征是采用高分子聚合物和正電膠制備PMS泥水漿液。應(yīng)用中采用土砂漿液逐級分離，適時(shí)于泥漿中加入PMS漿液和它的輔料，并提出應(yīng)用中的六個步驟。實(shí)施本發(fā)明有利于開挖面形成優(yōu)質(zhì)泥膜，使泥水性能穩(wěn)定，不容易受粘土、泥沙和可溶性鹽類的污染，解決了少排放，易控制、低固相、占地少、低能耗。并使施工推進(jìn)速度加快，降低地下掘進(jìn)施工的綜合成本，也減少了施工中上部土體坍塌的概率。
文檔編號E21D9/12GK1563672SQ20041001744
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者趙國強(qiáng), 周善國, 楊繼范 申請人:上海第二市政工程有限公司