專利名稱：超大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工同步注漿漿液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種涉及建筑隧道工程領(lǐng)域的同步注漿漿液，特別是一種超大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工同步注漿漿液。
背景技術(shù)：
目前世界上超大直徑的泥水平衡盾構(gòu)，直徑為15.43m。目前所有國內(nèi)外正在施工的最大直徑盾構(gòu)機(jī)均小于直徑15.43m，如西班牙馬德里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(gòu)和上海上中路越江隧道直徑14.87m的泥水平衡盾構(gòu)，機(jī)頭尺寸均小于最大直徑。
以往國內(nèi)外越江隧道施工通常采用泥水平衡盾構(gòu)施工工藝，同步注漿系統(tǒng)為雙液速凝漿系統(tǒng)。這種漿液是由雙組分的A液水泥、膨潤土(助劑)、穩(wěn)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，混合后的漿液進(jìn)入壁后間隙時(shí)產(chǎn)生凝結(jié)，并具有一定的抗壓強(qiáng)度。這種漿液存在著(1)雙組分漿液在混合后須保持一定的流動(dòng)性，在漿液充填到位后方可產(chǎn)生強(qiáng)度，但這種控制難度較大，往往混合漿液過早固結(jié)造成后注漿液不能到位，產(chǎn)生注漿充填不均的現(xiàn)象；(2)混合后的漿液易受地下水和盾構(gòu)正面支護(hù)泥水的稀釋和滲透影響，漿液的凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度難以控制；(3)對土層易產(chǎn)生劈裂，造成注漿量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過理論值(約180～250％左右)、注漿效果不理想，(4)漿液結(jié)實(shí)體強(qiáng)度不均，施工期間管片環(huán)間錯(cuò)臺(踏步)＞1cm，并對管片的輔助抗?jié)B漏作用不強(qiáng)；(5)拌漿、注漿設(shè)備較復(fù)雜，管路清洗質(zhì)量和頻率要求高，否則易堵管。這種情況下，通常采用二次補(bǔ)注水泥漿的方法，使水泥漿與原來注入的漿液固結(jié)，可較好地控制地表沉降。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)和專利文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外泥水盾構(gòu)同步注漿漿液均采用雙液漿，如日本《地下隧道》雜志登載的“采用泥水盾構(gòu)掘進(jìn)泥炭層下方——橫濱市高速鐵道1號線戶塚西口工區(qū)”中提到，后背注漿材料組成主要如下(表-1)
表-1

由上表可見，漿液結(jié)構(gòu)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(jié)時(shí)間和強(qiáng)度難以控制；(3)對土層易產(chǎn)生劈裂、注漿率高；(4)漿液結(jié)實(shí)體強(qiáng)度不均，施工期間隧道管片環(huán)間錯(cuò)臺(踏步)均＞1cm，控制隧道早期穩(wěn)定效果不理想，輔助抗?jié)B漏作用不強(qiáng)；(5)對管路清洗質(zhì)量和頻率要求高發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種最大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工同步注漿漿液。使?jié){液具有高比重、高保水性、高流動(dòng)性、良好的充填性和屈服值，能夠有效及時(shí)控制隧道施工中管片環(huán)間錯(cuò)臺(踏步)和沉浮，漿液單價(jià)和注漿量較雙液漿經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)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％、余量為水。
本發(fā)明優(yōu)選范圍消石灰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％、余量為水。
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(qiáng)度、提高抗離析、潤滑性。
根據(jù)以上材料配比，漿液所達(dá)到的性能指標(biāo)為(表-2)表-2


本發(fā)明的注漿后，隧道管片表面干燥，沒有滲漏水現(xiàn)象；同時(shí)漿液高比重、高粘稠性、良好的屈服強(qiáng)度有助于控制隧道施工盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，施工期間隧道管片環(huán)間錯(cuò)臺(踏步)在6～8mm范圍內(nèi)，有助于控制地表沉降；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(xiàn)象；施工較方便，漿液質(zhì)量易控，無需勤洗管路；漿液單價(jià)低于雙液漿，注漿量控制在理論值的120％以內(nèi)，具有較好的性價(jià)比。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有較高粘稠特征，同時(shí)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(shè)備的要求?？朔穗p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(gòu)施工。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下，對目前世界上最大直徑15.43m泥水平衡盾構(gòu)長江隧道超大直徑泥水盾構(gòu)進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例漿液制作方式漿液制作采用自動(dòng)拌漿系統(tǒng)操作，實(shí)現(xiàn)所有的摻和料自動(dòng)加料、拌漿，確保漿液質(zhì)量一致。拌漿過程所有的干料加入拌漿桶中，干拌后加入水與添加劑，攪拌不得少于1min，檢測漿液質(zhì)量達(dá)到漿液指標(biāo)后送入儲漿槽。使用漿液的實(shí)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，小于盾構(gòu)直徑。處于灰色淤泥質(zhì)粘土～粉細(xì)砂層中，上層靈敏度高，受擾動(dòng)后易沉降。該隧道采用德國海瑞克公司直徑15.43m的超大型泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。隧道在進(jìn)出洞、穿越長江防汛墻和淺覆土、江中段對漿液的配合比和技術(shù)參數(shù)要求不同。使用漿液的工藝要求(表-3)表-3

實(shí)施例一盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞段，隧道處于加固區(qū)，本實(shí)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％、余量為水。
漿液指標(biāo)(表-4)表-4

實(shí)施例二
盾構(gòu)機(jī)進(jìn)淺覆土和過防汛墻，本實(shí)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％、余量為水。
漿液指標(biāo)(表-5)表-5

實(shí)施例三盾構(gòu)機(jī)進(jìn)江中段區(qū)，本實(shí)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％、余量為水。
漿液指標(biāo)(表-6)表-6

實(shí)施例四盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入江中淤泥質(zhì)軟粘土層區(qū)，土體液限指標(biāo)高，本實(shí)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％、余量為水。
漿液指標(biāo)(表-7)表-7


以上四例實(shí)施效果均為注漿量控制在理論值120％以內(nèi)，管片環(huán)間錯(cuò)臺(踏步)在6～8mm內(nèi)，管片表面干燥，隧道沉浮得到控制。
實(shí)際效果比較應(yīng)用本實(shí)施例，與用雙液同步注漿漿液施工實(shí)例比較(1)隧道管片表面干燥，沒有明顯的滲漏水現(xiàn)象；(2)有助于控制隧道的上浮，施工期間隧道沒有嚴(yán)重的上浮現(xiàn)象產(chǎn)生；(3)有助于控制隧道沉浮，管片環(huán)間錯(cuò)臺(踏步)在6～8mm內(nèi)；(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(xiàn)象；(5)漿液的高比重、高粘稠性和良好的屈服強(qiáng)度能有助于隧道質(zhì)量的控制；(6)施工較方便，漿液質(zhì)量易控，無需勤洗管路；(7)注漿量小于120％，具有較好的性價(jià)比。
權(quán)利要求
1.一種目前世界直徑最大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工同步注漿漿液，其特征在于，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％、余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直徑15.43m泥水平衡盾構(gòu)施工同步注漿漿液，其特征是，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％、余量為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的直徑15.43m泥水平衡盾構(gòu)施工同步注漿漿液，其特征是，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(jù)權(quán)利要求1或者2所述的直徑15.43m泥水平衡盾構(gòu)施工同步注漿漿液，其特征是，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(fā)明是一種涉及建筑隧道工程領(lǐng)域的一種超大直徑泥水平衡盾構(gòu)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％、余量為水。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有較高粘稠特征，同時(shí)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(shè)備的要求?？朔穗p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(gòu)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(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)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