[发明专利]一种针对富水地层盾构施工的减水改良剂及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及地层挖掘施工技术领域，特别是涉及针对富水地层盾构施工的减水改良剂及其施工方法。

背景技术

土压平衡盾构的施工原理是通过控制土舱内渣土的量来平衡开挖面上的土压力和水压力，从而使盾构掘进达到平衡状态，保证掘进的安全进行。渣土改良是盾构施工的一项关键技术，对于富水地层，渣土已经为饱和状态，若水压较高，在可能会在在螺旋出土器出口处产生压力差而导致喷涌。因此，富水地层的防喷涌问题已经成为盾构施工需要解决的重要问题。

对于盾构施工常见的砂层地区，土体颗粒间的粘结度较小或无粘结力，盾构开挖的土体被切削后不能再土舱内有良好的流塑性，渣土不能在螺旋输送机处形成土塞。高压力的水体穿越土舱和螺旋机形成集中渗流，较大流量的渗流水经过压力土舱和螺旋输送机后，其压力水头没有递减到0或接近0，渗流水到达螺旋输送机口的瞬间，由于水压在瞬间减为0，渗流水带动正常输送的砂土喷涌而出形成喷涌。因此，对于该类地层，需改良渣土，使其具有较好的流塑性，便于掘进和输送，同时具有较低的渗透系数，能够在富水地层有效的改善喷涌现象。但是当地层中含水率较大或者水压较高时，正常的改良方法可能已经无法适用，仍然会发生喷涌现象。

因此希望有一种针对富水地层盾构施工的减水改良剂及其施工方法，能够减地层中原有的水分，并且改善渣土流塑性和渗透系数，便于富水砂层的盾构施工，防止喷涌的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对富水地层盾构施工的减水改良剂及其施工方法来克服现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供一种针对富水地层盾构施工的减水改良剂，所述减水改良剂包括：水玻璃和浓磷酸溶液，所述水玻璃和浓磷酸溶液与渣土中的水反应生成硅胶，形成减水改良剂。

优选地，所述水玻璃溶液占所述渣土总质量的百分比为10％，所述浓磷酸溶液占渣土总质量的百分比2％。

优选地，添加所述减水改良剂后所述渣土的渗透系数从2×10^-2cm/s减小至8×10^-4cm/s，所述渣土的渗透性降低，满足防喷涌的要求。

本发明还提供一种针对富水地层盾构施工的减水改良剂的施工方法，所述减水改良剂的施工方法包括以下步骤：

(1)当地层含水量大且水压大，导致盾构施工出现严重喷涌现象时，启动水玻璃溶液和浓磷酸溶液注入泵，并停止螺旋出土器的作业；

(2)打开注浆孔，先注入90％浓磷酸溶液；

(3)注入浓磷酸溶液约5～10min，待浓磷酸与渣土充分混合后，停止注浆并冲洗注浆管；

(4)打开注浆孔，注入水玻璃溶液；

(5)注入水玻璃溶液约5～10min，使水玻璃溶液和浓磷酸溶液充分反应；

(6)冲洗注浆管，并重启螺旋出土器排除内部渣土。

优选地，在所述螺旋出土器侧面预留注浆孔以注入所述减水改良剂。

优选地，所述步骤(2)采用高分子挤压泵注入浓磷酸溶液，所述高分子挤压泵的能力1.1m³/h，压力1.0mpa，功率1.5KW，转速33r/min。

优选地，添加所述减水改良剂后所述渣土中的水分被大量吸收，渣土的坍落度从3cm增加至5cm。

本发明提供了一种针对富水地层盾构施工的减水改良剂及其施工方法能够减地层中原有的水分，并且改善渣土流塑性和渗透系数，便于富水砂层的盾构施工，防止喷涌的发生。

附图说明

图1是使用针对富水地层盾构施工的减水改良剂的螺旋出土器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。