[发明专利]一种减弱盾构在富水砂层喷涌的土体改良剂及制作与应用

说明书

本发明公开了一种减弱盾构在富水砂层喷涌的土体改良剂及制作与应用，包括A溶液和B溶液，所述A溶液的组分包括水和聚丙烯酰胺，所述B溶液的组分包括水、瓜尔胶和羧甲基纤维素，以聚丙烯酰胺作为聚合原料，利用瓜尔胶和羧甲基纤维素作为架桥剂，在富水砂层中形成具有不溶性的聚合物胶体，利用聚合物胶体的絮凝性和增稠性，减弱盾构机喷涌的规模和次数，又因聚合物粘滞性低，不会发生结泥饼现象，对盾构隧道施工具有极大的帮助。

技术领域

本发明属于土木建筑材料及地下工程技术领域，具体涉及一种用于减弱盾构在富水砂层喷涌的土体改良剂及制作与应用。

背景技术

随着我国地铁建设的飞速发展，地下隧道工程量日益增加，由于盾构法在隧道施工中有占地面积小，施工进度稳定快速，操作较为简便等优点，在地铁工程中受到广泛的应用，其中以土压平衡盾构机的应用最为广泛。

土压平衡盾构机在富水砂层掘进中，螺旋输送机在外排渣土的时候容易出现喷涌现象，一方面造成出土量失控，进而出现超挖现象，影响盾构施工的安全质量；另一方面喷涌造成盾构机内施工区域的安全文明施工，影响施工进度。但是在东南沿海城市普遍存在此种地层，是土压平衡盾构机施工的一大技术难题。

发明内容

本发明拟提供一种减弱盾构在富水砂层喷涌的土体改良剂，用于土压平衡盾构机施工过程中，对盾构机土仓内的富水砂土进行改良，降低土的透水性，改良土的流动性，从而减弱螺旋输送机发生喷涌的次数和规模，实现土压平衡盾构施工的安全快速。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种减弱盾构在富水砂层喷涌的土体改良剂，包括A溶液和B溶液，所述A溶液的组分包括水和聚丙烯酰胺，所述B溶液的组分包括水、瓜尔胶和羧甲基纤维素。

其中受富水砂层含水率的不同，实际采用的改良剂配方有所调整，当砂层的含水率在30％-40％时，所述A溶液包括重量份数如下的组分：1～2份的聚丙烯酰胺和98～99份的水；所述B溶液包括重量份数如下的组分：0.5～1份的瓜尔胶、0.5～1份的羧甲基纤维素和98～99份的水。

当砂层的含水率在40％以上时，所述A溶液包括重量份数如下的组分：3～4份的聚丙烯酰胺和96～97份的水；所述B溶液包括重量份数如下的组分：1～2份的瓜尔胶、1～2份的羧甲基纤维素和96～98份的水。

当砂层的含水率在30％以下时，所述A溶液包括重量份数如下的组分：0.5～1份的聚丙烯酰胺和99～99.5份的水；所述B溶液包括重量份数如下的组分：0.3～0.5份的瓜尔胶、0.3～0.5份的羧甲基纤维素和99～99.6份的水。

为此，本发明还提供了一种土体改良剂的制作，包括A溶液的制作和B溶液的制作，所述A溶液的制作为：按照上述重量份数将聚丙烯酰胺溶解在水；所述B溶液的制作为：按照上述重量份数将瓜尔胶和羧甲基纤维素溶解在水中。

其中，在B溶液的制作时，水的温度为45℃，并且在溶解时需要搅拌15min。

为此，本发明还提供了一种土体改良剂的应用，包括以下步骤：

S1：搅拌，将A溶液混入泡沫原液搅拌后经发泡系统内发泡为泡沫剂；将B溶液在膨润土箱体内与膨润土进行搅拌；

S2：注入，通过泡沫系统将含有A溶液的泡沫剂注入到隧道掌子面及盾构机土仓内；通过膨润土系统将带有B溶液的膨润土注入掌子面和盾构机土仓内；

S3：反应，注入含有A溶液的泡沫剂和带有B溶液的膨润土后，利用刀盘旋转对A溶液和B溶液进行融合反应，在刀盘搅拌过程中盾构机停止推进和出土。

其中，在步骤S1中A溶液占泡沫原液的重量比为10％；B溶液占膨润土浆液的重量比5％，膨润土浆液的浓度为膨润土加水搅拌而成，且膨润土占水的重量比20％。

其中，在步骤S1中A溶液和B溶液使用的体积比为1:1。