密封堵漏材料及其在盾構進出洞施工中的應用方法
2023-05-23 00:28:31 1
專利名稱：密封堵漏材料及其在盾構進出洞施工中的應用方法
技術領域：
本發明涉及一種隧道工程用泥水漿液材料，特別涉及一種新型的密封
堵漏材料及其在盾構進出洞施工中的應用方法。 扭旦肚士
在隧道工程施工中，盾構的進出洞工序是盾構法建造隧道的關鍵工序， 該工序施工的優劣將直接影響建成後隧道或管道的軸線質量、進出洞口處 環境保護的成效甚至影響到工程施工的成敗。盾構的進出洞技術必須根據 工程所處的水文地質、環境條件和環境保護要求的等級而制定，對於泥水 平衡盾構的進出洞段而言，洞口建築空隙的密封是個關鍵問題，如不妥善 解決，將會引起洞口滲漏、地表下沉，而產生不可設想的後果。盾構在進 出洞過程中，洞口與盾構殼體將形成環形的建築空隙。為防止進出洞時泥 水從洞門外通過此建築空隙大量竄入井內而影響工作井和盾構內的施工， 必須在洞口處設置性能良好的密封止水裝置，確保初始泥水平衡的正確建 立和施工安全。
目前，盾構進出洞間隙密封通常採用的方法是單向鉸鏈板加"帘布橡 膠板"的技術，前提是施工中必須保證"帘布橡膠板"不向井內翻出。"帘布 橡膠板"是盾構機或頂管機在始發或結束推進時使用的一種臨時止水止土 密封裝置，其形狀根據掘進設備外形來決定，有圓形、方形和矩形，該裝 置安裝在洞門圈內，它的構造由鋼套環、環肋擋板、鉸鏈扇形板、帘布橡 膠板(橡膠大法蘭板)、壓板等組成，並設有若干根注漿管，其功能為當 洞門封堵牆鑿除後，盾構機破土切削開始推進，切削下來的渣土或泥漿(送入土倉，泥漿和渣土混合)在掘進機殼體外部能被該密封裝置有效地阻擋 而避免外流或外溢，從而將土倉內土壓或泥水壓力保持在設定的壓力值之 內，以防止正面土體坍塌和地面沉降。上述方法是依靠"帘布橡膠板"的 緊固及單向鉸接板的保護來防止洞外土體向井內流失，但這無法徹底阻止
帶壓泥水的滲漏，從而導致盾構機切口的壓力平衡難以建立。
經對現有技術文獻的檢索發現，專利號為200520048061的中國專利 "一種盾構隧道的進洞防水裝置"具體涉及了一種用於盾構隧道的進洞防 水裝置，該裝置在井圈進口處設置橡膠板，並通過氣囊和彈簧鋼板對之進 行壓合，以滿足盾構進洞時的密封要求，當盾構進洞時，氣囊充氣膨脹， 將橡膠板緊密包裹於盾構或襯砌外表面，使盾構與井圈之間間隙處具有很 好的水密性，提高盾構進洞的安全係數。又，專利號為200520048063的中 國專利"一種大直徑盾構隧道出洞防水裝置"公開了一種用於盾構隧道出 洞處的大直徑盾構隧道出洞防水裝置，該裝置包括井圈，井圈上固定設置 有垂直面鋼板和水平面鋼板，垂直面鋼板處固定有防水橡膠板，在水平面 鋼板上至少固定連接有二個鋼絲刷，在鋼絲刷之間的水平面鋼板上預埋設 置有油脂加注管。然而以上專利均從結構方面入手，試圖改進密封裝置以 達到防滲漏的目的，但是一旦密封裝置失效而發生滲漏，則上述專利就無 法解決問題，因此單一的密封裝置仍然難以避免滲漏情況的發生。
目前在密封裝置失效條件下一般採取的措施是，當洞口發生滲漏而較 難封住時採用埋管弓1流封堵，由引流管壓入普通注漿漿液以完成洞門間隙 的封堵，但是採用這種方法仍然存在有如下缺點由於普通注漿漿液在泥 水中易被稀釋，致使其封堵能力大為下降，並且該漿液的初凝需要一定時 間，因此該方法見效較慢，從而容易導致地面沉降、變形較大等不良後果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有盾構機進出洞封堵用注漿槳液 的缺點，提供一種封堵能力強、堵漏見效快的密封堵漏材料，其能夠在盾 構進出洞時針對各類土層的不同大小的孔隙進行堵漏。本發明還提供一種 所述密封堵漏材料在盾構進出洞施工中的應用方法。
本發明解決其技術問題所採取的技術方案如下
一種密封堵漏材料，其組分重量配比為造漿劑1.5 3.0%，堵漏劑
0.5 1.0%，建築惰性物質1.0 2.0%，餘量為水。
本發明所述密封堵漏材料中的建築惰性物質為顆粒狀，其由不同級大 小顆粒混合，該建築惰性物質含有雲母、蛭石、果殼、石棉、橡膠顆粒和 鋸木屑其中的一種或幾種的組合。
一種在盾構進出洞施工中應用所述密封堵漏材料的施工方法，其特徵
在於所述施工方法採用本發明所述密封堵漏材料進行封堵盾構進出洞圈 與盾構間的滲漏，其操作歩驟如下
(1) 在洞門圈處安裝密封止水裝置；
(2) 設置壓注漿孔和應急注漿孔；
(3) 盾構推進過程中發生滲漏時，利用該密封堵漏材料通過壓注槳孔
和應急注漿孔壓入或灌入洞圈內以完成對滲漏點的堵漏。
與現有技術相比較，本發明在現有泥水盾構進出洞密封裝置的基礎上， 針對由於密封裝置的原因發生滲漏的突發情況，在泥水循環系統中添加本 專利所述的密封堵漏材料進行封堵。該密封堵漏材料成分中的造漿劑是含 有聚丙稀酸鹽類等高分子化合物的初始造漿材料，其能夠在地層中很快凝
固，形成布滿整個泥水體系空間網架結構的框架；該密封堵漏材料成分中
的建築惰性物質和堵漏劑均含有不同大小顆粒的雲母、蛭石、果殼、石棉、 橡膠顆粒和鋸末，因而其可以滲入土層中不同大小的孔隙中，及時起到封堵作用；此外，由於該建築惰性物質為顆粒狀，其具有較廣的粒級分布， 所以本發明所述密封堵漏材料可以通過混合不同顆粒級的建築惰性物質， 來適應具有不同大小孔隙的各類地層，如粘土層、砂土層等。
總之，本發明具有堵漏見效快、封堵能力強和適應範圍廣的優點，其 能夠用於各類土層中盾構進出洞施工時對洞圈與盾構之間空隙的密封堵 漏。
圖1是本發明的工作原理圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
某隧道工程採用小14.87m氣囊式泥水平衡盾構進行施工。隧道長1270 米，襯砌採用單層襯砌，為通用環楔形管片，其外徑14.5m、內徑13.3米、 環寬2米。隧道平面軸線略呈反"S"型，最小曲率半徑為1000m，豎向軸 線呈"V"型，進出洞段最大坡度均為4.5%，隧道最淺覆土8.6米。
該工程在施工中採用本發明所述密封堵漏材料進行封堵盾構進出洞圈 與盾構間的滲漏。所述密封堵漏材料的組分重量配比為造漿劑1.5 3.0 %，堵漏劑0.5 1.0%，建築惰性物質1.0 2.0%，餘量為水。所述密封堵 漏材料中的建築惰性物質是指用於建築工程中的一種物化特性比較穩定、 與其它物質不易發生反應的添加材料，其為顆粒狀，由不同級大小顆粒混 合而成，具有較廣的粒級分布，該建築惰性物質含有雲母、蛭石、果殼、 石棉、橡膠顆粒和鋸木屑其中的一種或者其中幾種的組合，其在密封堵漏 中起到填充孔隙及提高護壁穩定性的作用。所述密封堵漏材料中的造漿劑 和堵漏劑是由市場上採購的現成系列產品，為專用於建築材料的添加劑， 其由中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司下屬任丘市超宇石油助燃劑有限公司生產，產品商標為華隧牌(HS)。所述造漿劑由高分子量的 聚丙稀酸鹽類、聚丙稀腈鹽類、纖維類鹽類、抗鈣劑、增效添加劑等組成， 是形成布滿整個泥水體系的空間網架結構框架的初始造漿材料，其能夠在 地層中很快凝固，可起到增稠、絮凝和改善流變性的作用。所述堵漏劑也 含有不同顆粒級配的原植物纖維和惰性物質，可封堵土層中的不同大小的 孔隙，起到防止地面冒漿和開挖面土層跨塌的作用。
所述密封堵漏材料的幾種實施例的不同組分重量配比如下
實施例一
造漿劑1.5%，堵漏劑1.0。％，建築惰性物質(含有雲母、果殼、橡膠 顆粒和鋸木屑)1.5%，餘量為水。
造漿劑3.0%，堵漏劑0.5%，建築惰性物質(含有蛭石、石棉和鋸木 屑)2.0%，餘量為水。
實施例三
造漿劑2.3%，堵漏劑0.8。％，建築惰性物質(含有果殼)1.0%,餘量 為水。
上述某隧道工程在盾構進出洞施工中應用所述密封堵漏材料進行施工
的具體步驟如下
(一)在洞門圈處安裝密封止水裝置
為防止盾構進出洞時泥水通過洞口與盾構殼體之間的建築空隙從洞門 外竄入井內，首先在洞門圈處設置密封止水裝置。該密封止水裝置第一道 採用的是環形鋼板，第二道止水裝置採用的是帘布橡膠板結合較薄的彈簧 鋼板。由於盾構存在以一定的坡度，所以環形鋼板在內襯預埋鋼板上的位 置可以調整，但始終保持與盾構相互垂直。該密封止水裝置能夠阻擋絕大部分盾構機切削下來的渣土泥漿外流或外溢，從而將土倉內土壓或泥水壓 力保持在設定的壓力值之內，以防止正面土體坍塌和地面沉降。
(二) 設置壓注漿孔和應急注漿孔； 為保證盾構進出洞後洞圈處的止水效果，在箱體上兩道帘布橡膠板之
間沿外圈均勻布置12隻(每30°設1隻)直徑為1〃的壓注漿孔，以加強箱 體密封效果；另外在洞圈上預埋應急注漿孔，沿洞圈外上部的260。範圍內， 均勻布置14隻直徑為r的應急注漿孔(每20°設1隻)，在密封止水裝 置效果不好時應急使用。
(三) 盾構推進過程中發生滲漏時，在泥水循環系統中逐漸加入所述 密封堵漏材料來調整泥水，該密封堵漏材料的組分重量配比為造漿劑(型 號HS-1) 2.0%，堵漏劑(型號HS-2) 0.5%,鋸木屑1.2%，餘量為水。
在盾構進出洞段的施工過程中，孔隙主要產生在以下的幾個方面
① 洞門圈周圍的螺栓處；
② 盾構機殼體的不平整或焊逢引起的與帘布橡膠板之間的孔隙； (D盾構機進入帘布橡膠板時造成帘布橡膠板破壞而產生的孔隙。 當以上三種情形之一或者三者同時發生時，該密封堵漏材料通過壓注
漿孔和應急注漿孔滲入地層孔隙。請參閱圖1本發明的工作原理圖，首先 堵漏劑2和建築惰性物質1中較大的顆粒在地層5中大的孔隙4處被阻擋 而停留下來，繼而中小顆粒滲進細小的孔隙4，形成封堵結構；隨著盾構的
掘進，原狀土中的泥土量增加，膠體顆粒也隨之增加，泥水的密度、粘度
自然也上升，由於堵漏材料的加入，造漿劑3中的高分子材料能很快地在 封堵結構表面形成緻密的泥膜，填充孔隙空間，從而及時阻止滲漏，達到 堵漏的效果。
本工程中採用了本發明所述密封堵漏材料進行封堵後，滲漏現象大為減少，個別滲漏點在加注所述密封堵漏材料後起到了立竿見影的效果，滲 漏點的堵漏效果得到明顯改善，據統計，泥水總漏失量約佔總流量比例 1.5%。
本發明所述密封堵漏材料可以根據盾構施工的地質條件，調整各組分 的比例和顆粒級配，以適應具有不同孔隙的不同地層，因此本發明適應範 圍廣，具有在不同土層、不同孔隙條件下較強的封堵能力，在粘土層中有 較強的結構力和抑制分散能力，在砂土層中有較強的結構力和增粘的效果。
總之，本發明所述密封堵漏材料具有堵漏見效快、封堵能力強和適應 範圍廣的優點，其施工簡單、效果明顯，不僅堵漏而且防漏，同時能夠減 小盾構施工對周邊環境的影響，適用於各類土層中盾構進出洞施工時的密
封堵漏，尤其適用於大型泥水盾構的隧道施工，特別在直徑大於14m的超 大直徑盾構施工中洞門堵漏的效果尤為顯著。
權利要求
1、一種密封堵漏材料，其特徵在於該材料的組分重量配比為造漿劑1.5～3.0％，堵漏劑0.5～1.0％，建築惰性物質1.0～2.0％，餘量為水。
2、 根據權利要求1所述的密封堵漏材料，其特徵在於所述建築惰 性物質為顆粒狀，其由不同級大小顆粒混合。
3、 根據權利要求2所述的密封堵漏材料，其特徵在於所述建築惰性物質含有雲母、蛭石、果殼、石棉、橡膠顆粒和鋸木屑其中的一種或幾 種的組合。
4、 一種在盾構進出洞施工中應用權利要求1、 2或3所述密封堵漏材 料的施工方法，其特徵在於所述施工方法採用權利要求1、 2或3所述密封堵漏材料進行封堵盾構進出洞圈與盾構間的滲漏，其操作歩驟如下(1) 在洞門圈處安裝密封止水裝置；(2) 設置壓注槳孔和應急注漿孔；(3) 盾構推進過程中發生滲漏時，利用該密封堵漏材料通過壓注漿 孔和應急注漿孔壓入或灌入洞圈內以完成對滲漏點的堵漏。
全文摘要
本發明公開了一種密封堵漏材料，其組分重量配比為造漿劑1.5～3.0％，堵漏劑0.5～1.0％，建築惰性物質1.0～2.0％，餘量為水；該建築惰性物質為顆粒狀，由不同級大小顆粒混合，其含有雲母、蛭石、果殼、石棉、橡膠顆粒和鋸木屑其中的一種或幾種的組合；本發明還公開了一種在盾構進出洞施工中應用所述密封堵漏材料進行封堵的施工方法，其操作步驟為(1)在洞門圈處安裝密封裝置；(2)設置壓注漿孔和應急注漿孔；(3)盾構推進過程中發生滲漏時，在泥水循環系統中逐漸加入所述密封堵漏材料並通過壓注漿孔和應急注漿孔滲入地層孔隙以完成堵漏。本發明具有堵漏見效快、封堵能力強和適應範圍廣的優點，能夠用於各類土層中盾構進出洞施工時的密封堵漏。
文檔編號E21D11/38GK101434476SQ20081020466
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月16日 優先權日2008年12月16日
發明者丁志誠, 任道真, 何國軍, 戴仕敏, 李章林, 蘇鳳國, 鄭宜楓, 黃德中 申請人:上海隧道工程股份有限公司