本發(fā)明涉及土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)施工安全領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著城市發(fā)展，地鐵施工已經(jīng)成為交通行業(yè)主流，地鐵施工多采用盾構(gòu)法施工，隧道盾構(gòu)施工時(shí)，螺旋機(jī)噴涌是盾構(gòu)機(jī)在富水砂層中掘進(jìn)的一大安全隱患。它將導(dǎo)致無(wú)法正常出渣，無(wú)法有效控制土倉(cāng)壓力，由于土壓無(wú)法控制易導(dǎo)致掌子面坍塌，會(huì)引起地表坍塌、隧道滲水等次生災(zāi)害。土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)工作原理通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟盾構(gòu)推進(jìn)油缸，將盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)，隨著推進(jìn)油缸的向前推進(jìn)，刀盤持續(xù)旋轉(zhuǎn)，被切削下來(lái)的渣土充滿土倉(cāng)，此時(shí)開動(dòng)螺旋機(jī)將切削下來(lái)的渣土排送到皮帶機(jī)上，后由皮帶輸送機(jī)至渣土車的土箱中，在通過(guò)豎井運(yùn)到地面。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)出渣發(fā)生噴涌的機(jī)理是：在停機(jī)時(shí)，刀盤切削下來(lái)的沙土充滿土倉(cāng)，使土倉(cāng)內(nèi)的土壓力與外界水土壓力相平衡。掘進(jìn)過(guò)程中，用螺旋輸送機(jī)來(lái)調(diào)整出土的速度和出土量，使進(jìn)土量與出土量保持動(dòng)態(tài)平衡，確保盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中開挖面的穩(wěn)定。若開挖面存在高水壓，且土層的滲透系數(shù)較大，會(huì)使開挖面內(nèi)的渣土變稀，流動(dòng)性變大。高壓力的水體穿越土倉(cāng)和螺旋輸送器形成集中荷載，造成土倉(cāng)內(nèi)和螺旋機(jī)閘門口的壓力增高，刀盤扭矩增大，掘進(jìn)速度減慢，當(dāng)閘門打開時(shí)發(fā)生噴涌，特產(chǎn)內(nèi)壓力減小，當(dāng)關(guān)上閘門，地層中的水又很快充滿土倉(cāng)內(nèi)，土倉(cāng)內(nèi)的土壓力又迅速上升之后，打開螺旋機(jī)后泥水噴出，導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)無(wú)法掘進(jìn)。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)發(fā)生噴涌危害，嚴(yán)重影響到盾尾及整個(gè)臺(tái)車工作范圍。這樣施工中就不可避免造成停機(jī)，必須清理渣土，而渣土清理采用人工清理，耗時(shí)長(zhǎng)。其次，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)停止掘進(jìn)，關(guān)閉螺旋機(jī)出渣口閘門時(shí)，土倉(cāng)內(nèi)，將又會(huì)產(chǎn)生噴涌。這樣就會(huì)形成惡性循環(huán)，由于在推進(jìn)過(guò)程中加入泡沫(95％壓縮空氣)，在打開螺旋機(jī)閘門排渣推進(jìn)過(guò)程中，難以控制排除渣土量，使得土倉(cāng)壓力小于掌子面提供靜土壓力，嚴(yán)重導(dǎo)致掌子面不穩(wěn)，導(dǎo)致地面沉降甚至造成地面塌陷。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)防止發(fā)生噴涌，主要是土倉(cāng)渣土改良，改變?cè)了苄裕瑢⑴浜玫呐驖?rùn)土混合液通過(guò)加泥管路打入土倉(cāng)內(nèi)，通過(guò)刀盤旋轉(zhuǎn)使土倉(cāng)渣土與膨潤(rùn)土混合液攪拌均勻，改變?cè)了苄?、流?dòng)性，使得渣土變黏，提高渣土和易性。通過(guò)螺旋機(jī)排渣達(dá)到可控。目前，國(guó)內(nèi)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)改良渣土并且達(dá)到泵送要求送入土倉(cāng)內(nèi)，膨潤(rùn)土和水按照不同配比配置漿液或高分子聚合物；其二者都有明顯缺點(diǎn)：1、膨潤(rùn)土和水混合液攪拌30分鐘后易膨脹使得流動(dòng)性差不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸和隧道30℃左右環(huán)境，儲(chǔ)存不方便；2、高分子聚合物造價(jià)太高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的：提供一種預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑及其制備方法，改善渣土和易性的材料，制備混合液成本低、拌制簡(jiǎn)單，混合液高于普通膨潤(rùn)土泥漿粘度，具有保水性持久且流動(dòng)性基本不變特點(diǎn)，混合液變量單一，僅僅只需改變水用量即可使用，適合在地鐵隧道長(zhǎng)期30℃左右溫度下保存，達(dá)到隨取隨用不耽誤時(shí)機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑，由鈉基膨潤(rùn)土、外摻劑及水混合攪拌均勻而成，所述的外摻劑為聚丙烯酰胺分析純及純堿，且所述的成分質(zhì)量比如下：鈉基膨潤(rùn)土：水：聚丙烯酰胺分析純：純堿＝1：(6～12)：0.015：0.015。上述的預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑，其中，所述的水的PH值不小于7。上述的預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑，其中，所述的聚丙烯酰胺分析純的分子量為500萬(wàn)，分子式為[-CH2CH(CONH2-)X]。上述的預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑，其中，所述的純堿為食用純堿。一種預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑的制備方法，該方法至少包括如下步驟：步驟1：按鈉基膨潤(rùn)土：聚丙烯酰胺分析純：純堿＝1：0.015：0.015的配比稱取原材料，并拌合均勻。步驟2：按比例稱好水放入步驟1所得的混合料中，并攪拌均勻。步驟3：將步驟2所得的混合料轉(zhuǎn)到存儲(chǔ)罐。步驟4：將存儲(chǔ)罐內(nèi)的泥漿抽入到盾構(gòu)機(jī)加泥罐中存放，并開動(dòng)攪拌葉攪拌。上述的預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑的制備方法，其中，在所述的步驟2中，攪拌時(shí)間不得少于30分鐘。本發(fā)明對(duì)加入土壓平衡盾構(gòu)機(jī)土倉(cāng)無(wú)不利影響，使用中提高切削到土倉(cāng)內(nèi)渣土和易性，改善渣土流動(dòng)性，提高粘度?？蓮V泛用于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)噴涌及渣土改良情況下，降低土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中施工風(fēng)險(xiǎn)，提高施工安全系數(shù)有重要意義。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明一種預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑的制備方法的流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。一種預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑，由鈉基膨潤(rùn)土、外摻劑及水混合攪拌均勻而成，所述的外摻劑為聚丙烯酰胺分析純及純堿，且所述的成分質(zhì)量比如下：鈉基膨潤(rùn)土：水：聚丙烯酰胺分析純：純堿＝1：(6～12)：0.015：0.015。所述的水的PH值不宜小于7。所述的聚丙烯酰胺分析純的分子量為500萬(wàn)，分子式為[-CH2CH(CONH2-)X]。聚丙烯酰胺分析純技術(shù)指標(biāo)分子式[-CH2CH(CONH2-)X]相對(duì)分子質(zhì)量5000000含量不少于90％水解度30％分子量不少于300000所述的純堿為食用純堿。本發(fā)明的膨潤(rùn)土符合GB/T20973-2007的相關(guān)要求。請(qǐng)參見附圖1所示，一種預(yù)防螺旋機(jī)噴涌的膨潤(rùn)土改良劑的制備方法，該方法至少包括如下步驟：步驟1：按鈉基膨潤(rùn)土：聚丙烯酰胺分析純：純堿＝1：0.015：0.015的配比稱取原材料，并拌合均勻。步驟2：按比例稱好水放入步驟1所得的混合料中，并攪拌均勻。步驟3：將步驟2所得的混合料轉(zhuǎn)到存儲(chǔ)罐。步驟4：將存儲(chǔ)罐內(nèi)的泥漿抽入到盾構(gòu)機(jī)加泥罐中存放，并開動(dòng)攪拌葉攪拌。在所述的步驟2中，攪拌時(shí)間不得少于30分鐘。拌制好泥漿加入土倉(cāng)中，泥漿粘度大，更好的提高渣土和易性。各成分配比混合液成本低、拌制簡(jiǎn)單，混合液高于普通膨潤(rùn)土泥漿粘度，具有保水性持久且流動(dòng)性基本不變特點(diǎn)，適合在地鐵隧道長(zhǎng)期30攝氏度左右溫度下保存，對(duì)盾構(gòu)地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)控制中有積極意義。實(shí)施例1-實(shí)施例4：本發(fā)明提供了4組實(shí)施例，其中聚丙烯酰胺分析純分子量為500萬(wàn)，聚丙烯酰胺和食用堿加入量均為1.5Kg，分別編號(hào)1、2、3、4其配合比以及泥漿比重和粘度見表1。表1：膨潤(rùn)土改良劑配比在表1中，泥漿比重用泥漿比重儀所測(cè)，粘度用馬氏漏洞所測(cè)。粘度時(shí)間越長(zhǎng)，粘度越大，可以根據(jù)不同地層以及噴涌的大小適當(dāng)調(diào)整用水量。本發(fā)明能夠改善土壓平衡盾構(gòu)土倉(cāng)渣土塑性，防止螺旋機(jī)排渣口噴涌，而且對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤前方掌子面有加固作用，控制地表沉降；防止土倉(cāng)內(nèi)結(jié)泥餅減少開倉(cāng)清理降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)城市地鐵施工中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)有積極意義。綜上所述，本發(fā)明對(duì)加入土壓平衡盾構(gòu)機(jī)土倉(cāng)無(wú)不利影響，使用中提高切削到土倉(cāng)內(nèi)渣土和易性，改善渣土流動(dòng)性，提高粘度?？蓮V泛用于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)螺旋機(jī)噴涌及渣土改良情況下，降低土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中施工風(fēng)險(xiǎn)，提高施工安全系數(shù)有重要意義。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的
技術(shù)領(lǐng)域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3