超大直徑泥水平衡盾構施工同步注漿漿液的製作方法
2023-10-29 05:15:12 1
專利名稱：超大直徑泥水平衡盾構施工同步注漿漿液的製作方法
技術領域：
本發明是一種涉及建築隧道工程領域的同步注漿漿液，特別是一種超大直徑泥水平衡盾構施工同步注漿漿液。
背景技術：
目前世界上超大直徑的泥水平衡盾構，直徑為15.43m。目前所有國內外正在施工的最大直徑盾構機均小於直徑15.43m，如西班牙馬德裡公路隧道使用的德國海瑞克公司直徑15.2m的土壓平衡盾構和上海上中路越江隧道直徑14.87m的泥水平衡盾構，機頭尺寸均小於最大直徑。
以往國內外越江隧道施工通常採用泥水平衡盾構施工工藝，同步注漿系統為雙液速凝漿系統。這種漿液是由雙組分的A液水泥、膨潤土(助劑)、穩定液、水，B液水玻璃組成，AB材料在注入管片空隙前在混合器中混合，混合後的漿液進入壁後間隙時產生凝結，並具有一定的抗壓強度。這種漿液存在著(1)雙組分漿液在混合後須保持一定的流動性，在漿液充填到位後方可產生強度，但這種控制難度較大，往往混合漿液過早固結造成後注漿液不能到位，產生注漿充填不均的現象；(2)混合後的漿液易受地下水和盾構正面支護泥水的稀釋和滲透影響，漿液的凝結時間和強度難以控制；(3)對土層易產生劈裂，造成注漿量遠遠超過理論值(約180～250％左右)、注漿效果不理想，(4)漿液結實體強度不均，施工期間管片環間錯臺(踏步)＞1cm，並對管片的輔助抗滲漏作用不強；(5)拌漿、注漿設備較複雜，管路清洗質量和頻率要求高，否則易堵管。這種情況下，通常採用二次補註水泥漿的方法，使水泥漿與原來注入的漿液固結，可較好地控制地表沉降。
經對現有技術和專利文獻檢索發現，國內外泥水盾構同步注漿漿液均採用雙液漿，如日本《地下隧道》雜誌登載的「採用泥水盾構掘進泥炭層下方——橫濱市高速鐵道1號線戶塚西口工區」中提到，後背注漿材料組成主要如下(表-1)
表-1
由上表可見，漿液結構形式為雙組分形式，這種形式的漿液均存在上述弊端即(1)控制難度較大，注漿充填不均；(2)漿液的凝結時間和強度難以控制；(3)對土層易產生劈裂、注漿率高；(4)漿液結實體強度不均，施工期間隧道管片環間錯臺(踏步)均＞1cm，控制隧道早期穩定效果不理想，輔助抗滲漏作用不強；(5)對管路清洗質量和頻率要求高發明內容本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種最大直徑泥水平衡盾構施工同步注漿漿液。使漿液具有高比重、高保水性、高流動性、良好的充填性和屈服值，能夠有效及時控制隧道施工中管片環間錯臺(踏步)和沉浮，漿液單價和注漿量較雙液漿經濟。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明的重量百分比具體為消石灰3～10％，粉煤灰10～42％，膨潤土1.4～3.6％，砂24～65％、聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物0.1～0.3％、餘量為水。
本發明優選範圍消石灰3～7％，粉煤灰15～42％，膨潤土1.4～3.6％，砂24～65％、聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物0.1～0.3％、餘量為水。
所述的聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物，作為添加劑，其比重1.06±0.01，減水率20～30％，水化控制能力＞20H，水解度＜30％。
所述的聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物，為α-磺酸丙烯酸聚山梨醇酯，α-磺酸丙烯酸聚山梨醇酯明顯能夠增加漿液粘稠性、屈服強度、提高抗離析、潤滑性。
根據以上材料配比，漿液所達到的性能指標為(表-2)表-2
本發明的注漿後，隧道管片表面乾燥，沒有滲漏水現象；同時漿液高比重、高粘稠性、良好的屈服強度有助於控制隧道施工盾構機的姿態，施工期間隧道管片環間錯臺(踏步)在6～8mm範圍內，有助於控制地表沉降；漿液具有較高的保水潤滑性能，在注漿過程中可減少堵管現象；施工較方便，漿液質量易控，無需勤洗管路；漿液單價低於雙液漿，注漿量控制在理論值的120％以內，具有較好的性價比。
本發明與現有技術相比具有較高粘稠特徵，同時具有有效的保水潤滑性，高泵送性能的作用、低注漿率，使高比重漿液能更好地滿足注漿設備的要求。克服了雙液漿不能滿足目的世界上最大直徑15.43m泥水氣壓平衡盾構施工。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下，對目前世界上最大直徑15.43m泥水平衡盾構長江隧道超大直徑泥水盾構進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
實施例漿液製作方式漿液製作採用自動拌漿系統操作，實現所有的摻和料自動加料、拌漿，確保漿液質量一致。拌漿過程所有的乾料加入拌漿桶中，幹拌後加入水與添加劑，攪拌不得少於1min，檢測漿液質量達到漿液指標後送入儲漿槽。使用漿液的實施步驟某越江隧道施工，該隧道東線隧道長度為7471.65m，江中段長度為6872.37m，西線隧道長度為7469.36m，其中江中段長度為854.91m，最淺覆土9.0m，小於盾構直徑。處於灰色淤泥質粘土～粉細砂層中，上層靈敏度高，受擾動後易沉降。該隧道採用德國海瑞克公司直徑15.43m的超大型泥水平衡盾構掘進機施工。隧道在進出洞、穿越長江防汛牆和淺覆土、江中段對漿液的配合比和技術參數要求不同。使用漿液的工藝要求(表-3)表-3
實施例一盾構機進出洞段，隧道處於加固區，本實施例重量百分比具體為消石灰3％、粉煤灰42％，砂24％、膨潤土2.4％、α-磺酸丙烯酸聚山梨醇酯0.1％、餘量為水。
漿液指標(表-4)表-4
實施例二
盾構機進淺覆土和過防汛牆，本實施例重量百分比具體為消石灰7％、粉煤灰15％、砂65％、膨潤土3.6％、α-磺酸丙烯酸聚山梨醇酯0.3％、餘量為水。
漿液指標(表-5)表-5
實施例三盾構機進江中段區，本實施例重量百分比具體為消石灰5％、粉煤灰30％、砂45.4％、膨潤土1.4％、α-磺酸丙烯酸聚山梨醇酯0.2％、餘量為水。
漿液指標(表-6)表-6
實施例四盾構機進入江中淤泥質軟粘土層區，土體液限指標高，本實施例重量百分比具體為消石灰10％、粉煤灰10％、砂45.4％、膨潤土1.4％、α-磺酸丙烯酸聚山梨醇酯0.2％、餘量為水。
漿液指標(表-7)表-7
以上四例實施效果均為注漿量控制在理論值120％以內，管片環間錯臺(踏步)在6～8mm內，管片表面乾燥，隧道沉浮得到控制。
實際效果比較應用本實施例，與用雙液同步注漿漿液施工實例比較(1)隧道管片表面乾燥，沒有明顯的滲漏水現象；(2)有助於控制隧道的上浮，施工期間隧道沒有嚴重的上浮現象產生；(3)有助於控制隧道沉浮，管片環間錯臺(踏步)在6～8mm內；(4)漿液具有較高的保水潤滑性能，在注漿過程中可減少堵管現象；(5)漿液的高比重、高粘稠性和良好的屈服強度能有助於隧道質量的控制；(6)施工較方便，漿液質量易控，無需勤洗管路；(7)注漿量小於120％，具有較好的性價比。
權利要求
1.一種目前世界直徑最大直徑泥水平衡盾構施工同步注漿漿液，其特徵在於，其重量百分比具體為消石灰3～10％，粉煤灰10～42％，膨潤土1.4～3.6％，砂24～65％、聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物0.1～0.3％、餘量為水。
2.根據權利要求1所述的直徑15.43m泥水平衡盾構施工同步注漿漿液，其特徵是，其重量百分比具體為消石灰3～7％，粉煤灰15～42％，膨潤土1.4～3.6％，砂24～65％、聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物0.1～0.3％、餘量為水。
3.根據權利要求1或者2所述的直徑15.43m泥水平衡盾構施工同步注漿漿液，其特徵是，所述的聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物，其比重1.06±0.01，減水率20～30％，水化控制能力＞20H，水解度＜30％。
4.根據權利要求1或者2所述的直徑15.43m泥水平衡盾構施工同步注漿漿液，其特徵是，所述的聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物，為α-磺酸丙烯酸聚山梨醇酯。
全文摘要
本發明是一種涉及建築隧道工程領域的一種超大直徑泥水平衡盾構施工同步注漿漿液。其重量百分比具體為消石灰3～10％，粉煤灰10～42％，膨潤土1.4～3.6％，砂24～65％、聚丙稀磺酸鹽和聚山梨醇形成合成物0.1～0.3％、餘量為水。本發明與現有技術相比具有較高粘稠特徵，同時具有有效的保水潤滑性，高泵送性能高的作用、低注漿率，使高比重漿液能更好地滿足注漿設備的要求。克服了雙液漿不能滿足的目前世界上最大直徑15.43m泥水氣壓平衡盾構施工。
文檔編號C04B22/00GK1994953SQ20061014763
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月21日 優先權日2006年12月21日
發明者謝彬, 丁志誠, 商濤平, 鄭宜楓, 黃德中 申請人:上海隧道工程股份有限公司