[发明专利]粘性土层盾构渣土改良用泡沫剂、制备方法及使用方法

说明书

本发明公开了一种粘性土层盾构渣土改良用泡沫剂，包括泡沫剂基液、粉料黄蜀葵胶作为添加剂，以及水；所述泡沫剂基液与水的体积份数为3～15：100，添加剂与水的质量份数比为0.025～0.1：100；所述泡沫剂基液包括固料烷基蔗糖苷作为主泡沫剂，液料脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为附泡沫剂，且烷基蔗糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的体积份数比为2:1。同时，本发明还公开了一种粘性土层盾构渣土改良用泡沫剂的制备方法、一种粘性土层盾构渣土改良用泡沫剂的使用方法。本发明适用于粘性土层土压平衡盾构渣土改良施工，泡沫剂发泡倍率均高于20倍，半衰期高于1200s，5min内半衰期几乎为零，所产生泡沫稳定性高，气‑液面强度高且泡沫密集度高，有利于进入土体空隙改善土体流塑性。

技术领域

本发明涉及工程施工材料技术领域，具体涉及一种盾构渣土泡沫剂、制备方法及使用方法，特别适用于粘性土层。

背景技术

目前盾构地铁成为城市交通建设的重要一环，盾构在穿越粘性土层时其风险性主要来自于土层特性所带来的“闭塞”问题与结“泥饼”问题，其根本原因是由于粘性土体缺乏流塑性，盾构机无法正常出土，土仓内部压力增加使得土体成拱，造成盾构的推进继续恶化这种现象。粘性土体缺乏流动性，在盾构推进压力下土体固结形成坚硬的块状，一旦盾构施工过程中发生此类问题将严重影响盾构使用寿命，拖延工期。

泡沫剂能够有效改善土体流塑性，在气-液、液-固面上泡沫剂中的活性分子能够定向排列形成稳定的吸附膜稳定土仓压力，减小土体与刀盘间的摩擦阻力，因此泡沫剂在盾构粘性土层掘进中得到广泛应用。目前施工所采用的泡沫剂普遍存在使用参数依靠施工经验、泡沫剂成本较大、泡沫对周遭环境存在影响等问题。

发明内容

本发明旨在提供一种适应于粘性土层的高性价比、对环境友好、稳定可靠的通用型泡沫剂，以解决盾构掘进时粘性土体缺乏流塑性带来的潜在风险。

为此，本发明采用的技术方案为：一种粘性土层盾构渣土改良用泡沫剂，包括泡沫剂基液、粉料黄蜀葵胶作为添加剂，以及水；所述泡沫剂基液与水的体积份数为3～15：100，添加剂与水的质量份数比为0.025～0.1：100；所述泡沫剂基液包括固料烷基蔗糖苷作为主泡沫剂，液料脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为附泡沫剂，且烷基蔗糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的体积份数比为2:1。

同时，本发明还公开了一种粘性土层盾构渣土改良用泡沫剂的制备方法，步骤为：

(a)采用固料烷基蔗糖苷作为主泡沫剂，液料脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠作为附泡沫剂，按照体积份数比2:1配置成泡沫剂基液；

(b)将粉料黄蜀葵胶作为添加剂，并按照添加剂与水的质量份数比为0.025～0.1：100添加到水中；

(c)再按照泡沫剂基液与水的体积份数为3～15：100，将水缓慢添加到泡沫剂基液中，搅拌20min以上至混合均匀，即得泡沫剂原液。

另外，本发明还公开了一种粘性土地层渣土改良通用型泡沫剂的使用方法，步骤为：(1)将上述的配置好的泡沫剂原液通过泡沫箱运输至施工现场的盾构内部；(2)向泡沫剂原液中加入水进行稀释作为最终发泡溶液用以改良土体，当开挖粘性土层含水率为40％～50％时，泡沫剂原液体积浓度占比为3％～5％，发泡溶液的注入比为30％～50％。

本发明的有益效果：该泡沫剂具有发泡能力强和泡沫稳定性好的特性，产生的泡沫颗粒均匀，绿色无污染，其99％以上的成分在暴露空气中可以被生物降解，对环境没有污染。各成分具体有益效果如下：

1.烷基蔗糖苷为主发泡剂。烷基蔗糖苷在低浓度2％～5％时，发泡倍率较为稳定，为15倍左右，半衰期表现并不理想均低于500s；5min内半消泡率最高超过30％，烷基蔗糖苷是一种完全绿色可生物完全降解且价格低廉的材料发泡剂材料。本方案选用烷基蔗糖苷为主发泡剂，利用其价格低廉、绿色降解的优势，大大降低了制造成本。