[发明专利]无水砂层中土压平衡顶管用触变泥浆及其制备方法、注浆方法和浆液置换方法

说明书

本发明公开无水砂层中土压平衡顶管用触变泥浆及其制备方法、注浆方法和浆液置换方法，所述触变泥浆包括混合搅拌的水、膨润土、纯碱(Na2CO3)和掺合剂；其中各成分重量比为：水：膨润土：纯碱(Na2CO3)：掺合剂＝400‑450:75‑100:10‑20:10‑20；其触变泥浆能够有效降低顶管顶进过程中所需顶推力，有效控制地面沉降和维持管周土体的稳定性；其注浆方法和浆液置换方法，能够大大减小无水砂层中顶进施工时的顶推力，有效控制地面沉降和维持管周土体的稳定性，对顶管工程发展有着积极的意义。

技术领域

本发明属于顶管施工减阻技术领域，具体涉及无水砂层中土压平衡顶管用触变泥浆及其制备方法、注浆方法和浆液置换方法。

背景技术

随着国内城市化进程的快速发展，由于地上空间的有限性，地下空间得到了广泛的开发与利用，地下管线、地下通道等已经成为了现代城市错综复杂网络系统的重要组成部分。城市地下管网和地下交通线路的建设通常采用明挖施工和地下施工两种方式。明挖施工通常会导致城市路面破坏、交通拥堵，并造成城市地面环境污染和施工噪音污染等各种环境问题，对城市居民的日常生活造成严重影响。地下施工又分为巷道法、顶管法和盾构法等，其中，顶管法由于具有经济、安全、高效和简便等优点，在城市地下空间的开发与利用中得到了广泛的应用。

根据工作原理的不同，顶管机分为泥水平衡、土压平衡、气压平衡和岩石顶管等。在众多的顶管机类型中，土压平衡顶管机的适应性相对较广，能用于粘结性或非粘结性、有水或无水、软土或软岩、砾岩或圆砾等多种复杂的地层，能有效控制地表沉降，在砂性土层的顶进施工中应用较为普遍。随着顶管机和辅助功能的完善与发展，如加泥加改良剂系统的采用，以及防喷涌功能系统和保压泵渣装置的应用等，使得土压平衡顶管机具有了十分完善的功能和先进的技术性能，施工效率和安全性都得到了较大的提高，但是应用于砂性土层的顶进施工中仍存在一定的风险和挑战。

应用土压平衡顶管法在砂性土层中修建地下管线和地下通道时，由于该类土体粘聚力小、内摩擦角大、成拱效应差、自稳时间短、管节上方土体极易形成小范围塌方等特点，顶管顶进过程中管壁与土体摩擦力较大，所需顶推力较大，容易产生“背土”现象，很难维持管节上方土体的稳定。触变泥浆注浆减阻技术因具有稳定和支撑土体，防止塌落，降低顶进摩擦阻力等作用在顶进施工过程中的应用至关重要，其性能的优劣是决定施工能否顺利进行的关键，且不同地层对触变泥浆性能及使用的要求不同。目前尚未有公开的对无水砂层中顶管用触变泥浆配比及其减阻方法的现有技术资料，施工所用配比完全靠经验确定，无试验数据支撑。

发明内容

本发明提供无水砂层中土压平衡顶管用触变泥浆及其制备方法、注浆方法和浆液置换方法，应用该方法制备和使用的触变泥浆能够有效降低顶管顶进过程中所需顶推力，有效控制地面沉降和维持管周土体的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明首先提供无水砂层中土压平衡顶管用触变泥浆，所述触变泥浆包括混合搅拌的水、膨润土、纯碱（Na2CO3）和掺合剂；其中各成分重量比为：水：膨润土：纯碱（Na2CO3）：掺合剂=400-450:75-100:10-20:10-20。

还可优选的是，所述水的PH值≥7。以防止腐蚀管道。

本发明其次提供上述无水砂层中土压平衡顶管用触变泥浆的制备方法，包括以下步骤，

向搅拌桶里加入清水；

开启所述搅拌桶内的搅拌装置，搅拌时加入所述膨润土、所述纯碱和所述掺合剂，且使得各成分重量比为：水：膨润土：纯碱：掺合剂=400-450:75-100:10-20:10-20；

待包括所述膨润土、所述纯碱和所述掺合剂的配料混合完毕后，继续搅拌预设时间，完成配置所述触变泥浆。

还可以优选的是，待包括所述膨润土、所述纯碱和所述掺合剂的配料混合完毕后，先将所述搅拌桶开口处覆盖保鲜膜，然后再继续搅拌。