[发明专利]一种土压平衡盾构用土体改良剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构施工用材料，主要用于土压平衡盾构施工的土体改良。

背景技术

我国正处于城市地铁等地下工程建设迅猛发展的重要时期，尤其是近几年来，北京、上海、广州和南京等城市地铁隧道建设中几乎全部采用了盾构法施工，且除少数特殊标段使用泥水式盾构外，其它盾构类型绝大部分都采用了复合型的土压平衡式盾构。土压平衡式盾构方法不但造价较为便宜，而且可采取向压力舱内注入添加材料调节压力舱内土体性质方法，以适用于多地质条件，因此在我国的各种工程中得到了广泛的应用，成为我国盾构隧道技术的主流，从而也使得土压平衡盾构用添加剂的市场需求量很大。

在土压平衡盾构的施工中，开挖的渣土不仅需要支撑面的稳定，同时要便于传送，所以，渣土必须具有良好的塑性变形及软稠度，内摩擦角及渗透率小的特性，一般土壤不具备这些特性，需要进行土体改良。土体改良剂主要有粘土、膨润土、泡沫剂、高吸水性树脂、增粘剂等，与其它改良方法相比，泡沫改良法具有土质适用性强、降低刀盘扭矩、减少刀具磨损和阻塞、调整土舱内土体塑性流动性、渣土无污染及容易处理等优点，因此常用泡沫剂作为土体改良剂。但目前，泡沫改良技术仍存在泡沫稳定性差，发泡倍率低，对不同地层的适应性存在差异等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的用于土压平衡盾构用土体改良剂，该改良剂对不同地质结构的开挖面均有良好的稳定作用，并具有更高的发泡膨胀倍率、更好的稳定性，能更好的改善土体的塑流性和渗透性。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种土压平衡盾构用土体改良剂，特点是该改良剂由起泡剂、稳泡剂及水混合而成，其重量百分比为：

起泡剂2.3~49%

稳泡剂0.1~2%

余量为水；

其中，所述起泡剂包括烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、α-烯基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚，各物质重量百分比为：

烷基硫酸盐1~13%

烷基苯磺酸盐0.3~18%

α-烯基磺酸钠0.5~15%

脂肪醇聚氧乙烯醚0.5~3%

所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、羧甲基纤维素CMC、聚丙烯酰胺和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或几种混合。

所述烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十六烷基硫酸钠及十八烷基硫酸钠中的一种或几种混合。

所述烷基苯磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的一种或几种混合。

所述的起泡剂为阴离子型表面活性剂和非离子表面活性剂复配。阴离子表面活性剂价格低，应用广，发泡能力强，起泡剂优选烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、α-烯基磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的两种及以上复配得到。烷基硫酸盐优选易溶于水，与其它表面活性剂配伍性好，具有非常好的发泡能力，如十二烷基硫酸钠，十六烷基硫酸钠和十八烷基硫酸钠等。烷基苯磺酸盐是黄色油状液体，具有良好的发泡力和泡沫稳定性，优选十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的一种或者两种及以上混合物。非离子表面活性剂优选α-烯基磺酸钠，其溶解性、起泡性都好，即使是在硬水中也具有出色的泡沫性能。

所述的稳泡剂为硅树脂聚醚乳液、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺一种或两种及以上的混合物。其中，硅树脂聚醚乳液类与直链阴离子表面活性剂如十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠等复配，具有优异的稳泡效果，性能良好，稳泡持久；椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，加入起泡液中，通过协同作用增强表面吸附分子间的相互作用，使表面吸附膜强度增大，以提高薄膜的质量，增加薄膜的弹性，减小泡沫的透气性，从而提高泡沫的稳定性。羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺是属于增黏性稳泡剂，主要是通过提高液相黏度来减缓泡沫的排液速率，提高泡沫的稳定性，因而可以明显延长泡沫的半衰期。

本发明具有以下优点：制备流程简单，速溶于水，与其它的土压平衡盾构泡沫剂相比，浓度较低时也能表现出更高的发泡膨胀倍率、更长的半衰期即更好的泡沫稳定性。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

各原料组分的重量百分比为：

十二烷基硫酸钠10.0%

十二烷基苯磺酸钠1.0%

α-烯基磺酸钠5.0%

脂肪醇聚氧乙烯醚0.5%

硅树脂聚醚乳液0.3%

水83.2%