用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆及其制备方法

摘要

本发明提供了一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆及其制备方法，所述绿色泥浆包括如下质量份数组分：清水1000份、天然粘土130～170份、膨润土130～155份、分散剂3～6份，以及绿色添加剂40～70份；其中，绿色添加剂为麦芽糊精；分散剂为无水碳酸钠。所述制备方法包括如下步骤：搅拌下向天然粘土与膨润土中加入清水，得到混合物；将所述混合物比重控制在1.11～1.13；搅拌下向混合物中依次加入绿色添加剂和分散剂，将苏式漏斗粘度控制在24～26s，pH值控制在8～10，继续搅拌即得。所得绿色泥浆性能良好、成本低廉，其粘度、比重、滤失量以及pH值等参数均能满足工程指标要求，具有一定的推广价值。

权利要求

1.一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆，其特征在于，包括如下质量份数组分：清水1000份、天然粘土130～170份、膨润土130～155份、分散剂3～6份，以及绿色添加剂40～70份；其中，绿色添加剂为麦芽糊精；分散剂为无水碳酸钠。

2.根据权利要求1所述绿色泥浆，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土。

3.根据权利要求1所述绿色泥浆，其特征在于，所述麦芽糊精是用淀粉经水解、转化、提纯和干燥制成。

4.根据权利要求1所述绿色泥浆，其特征在于，所述麦芽糊精为大米麦芽糊精、小麦麦芽糊精和玉米麦芽糊精中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述绿色泥浆，其特征在于，所述绿色泥浆的比重为1.11～1.13，苏式漏斗粘度为24～26s，泥浆pH值为8～10。

6.根据权利要求1所述绿色泥浆，其特征在于，所述绿色泥浆滤失量在20mL之下。

7.一种如权利要求1～6任意一项所述用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)搅拌下按质量份数向天然粘土与膨润土中加入清水，得到混合物；将所述混合物比重控制在1.11～1.13；

(2)搅拌下按重量份数向步骤(1)所得混合物中依次加入绿色添加剂和分散剂，将苏式漏斗粘度控制在24～26s，pH值控制在8～10，继续搅拌，得到用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆。

8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中继续搅拌时间为10～20min。

说明书

用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及盾构隧道领域，特别涉及一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆及其制备方法。

背景技术

[0002] 在渗透性较高，软弱的淤泥质地层、松散的砂土层和砂卵石地层以及地层含水量较大的越江隧道、对地面沉降要求较高的地区，泥水盾构以其安全、快捷、防水质量好，开挖面稳定、开挖精度高等优点，作为一种广泛的施工技术应用于隧道工程施工。尤其对于水下隧道施工，绝大部分均采用泥水盾构法施工。对于砂卵石，砂土和断层破碎带等渗透强较强的地层，依靠泥水加压在开挖面土体渗透形成泥膜从而维持开挖面的稳定时，泥浆添加剂的选择以及泥浆配比显得尤为重要。若泥浆与开挖土体匹配性差则泥浆无法在开挖面形成致密的泥膜，从而无法有效的将泥水压力转化为维持开挖面稳定的有效泥浆压力，引起开挖面失稳。

[0003] 目前，大部分泥水盾构所用泥浆由天然粘土、膨润土、水和其他的化合物如增粘剂CMC，预胶化淀粉等组成，其突出的问题就是浆液指标难以控制、废浆排放量大、稳定性差。而且由于所选用的CMC为化合物或聚合物，预胶化淀粉自身物理化学稳定差极易失效，在施工过程中对环境容易造成污染，尤其在水质要求高的地区容易污染地下饮用水，对人体造成危害。

[0004] 鉴于此，本发明新提出一种价格低廉、绿色环保的添加剂，并通过室内试验分析了该绿色添加剂对泥浆性能指标的影响。最后，根据富水破碎地层的特点提出一种绿色环保、经济高效、适用性强的绿色泥浆配比，为现场施工提供借鉴。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆及其制备方法，其目的是为了提高泥浆稳定性，降低制浆成本，减小废浆量和环境污染，提高渣土的循环利用率，降低废弃渣土的处理成本，并且能够保证所配制出的泥浆工作性能优越，与相应的地层适应性好。

[0006] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆，包括如下质量份数组分：

[0008] 清水1000份、天然粘土130～170份、膨润土130～155份、分散剂3～6份，以及绿色添加剂40～70份；其中，绿色添加剂为麦芽糊精；分散剂为无水碳酸钠。

[0009] 优选地，所述膨润土为钠基膨润土。

[0010] 优选地，所述麦芽糊精是用淀粉经水解、转化、提纯和干燥制成。

[0011] 优选地，所述麦芽糊精为大米麦芽糊精、小麦麦芽糊精和玉米麦芽糊精中的一种或多种。

[0012] 麦芽糊精原料是含淀粉的玉米、小麦、大米等，价格低廉，稳定性好，耐高温，发酵性小，绿色无污染，增粘效果明显，同时有效降低泥浆滤失量，是一种理想的绿色泥浆添加剂，对其的开发利用能够有效地降低泥浆制作、渣土处理成本，达到绿色环保的施工要求。

[0013] 优选地，所述绿色泥浆的比重为1.11～1.13，苏式漏斗粘度为24～26s，泥浆pH值为8～10。

[0014] 优选地，所述绿色泥浆经NS-1型泥浆滤失量测定仪测得的泥浆滤失量在20mL之下。

[0015] 本发明还提供一种上述用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆的制备方法，包括如下步骤：

[0016] (1)搅拌下按质量份数向天然粘土与膨润土中加入清水，得到混合物；将所述混合物比重控制在1.11～1.13；

[0017] (2)搅拌下按重量份数向步骤(1)所得混合物中依次加入绿色添加剂和分散剂，将苏式漏斗粘度控制在24～26s，pH值控制在8～10，继续搅拌，得到用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆。

[0018] 优选地，步骤(2)中继续搅拌时间为10～20min。

[0019] 本发明的上述方案有如下的有益效果：

[0020] (1)本发明提供的一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆，相比于以羧甲基纤维素钠为添加剂的传统泥浆体系，本发明使用新型绿色添加剂替代化学添加剂，能最大限度地减小废浆量和环境污染，减少污染性废弃渣土排放量。掘进过程中携带出的渣土-泥浆混合液经调配后可直接进入泥水盾构环流系统再次循环，从而有效地提高了渣土的循环利用率，降低了废弃渣土的处理成本。

[0021] (2)本发明所配制出的绿色泥浆，相比于以预胶化淀粉为添加剂的泥浆体系，其物理化学稳定性更加优越，更加耐高温，发酵性更小。

[0022] (3)本发明所配制的绿色泥浆的粘度、比重、滤失量以及pH值等参数均能满足实际工程中相关泥浆性能指标要求，且成本低于传统泥浆。本发明是一种绿色环保、经济高效、适用性强的泥水盾构施工的绿色泥浆。

[0023] (4)本发明提供的绿色泥浆应用在富水破碎地层泥水盾构施工中工作性能良好，能够在较短时间内形成光滑致密的泥膜，很好的维持了开挖面的稳定，具有一定的推广价值。

具体实施方式

[0024] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

[0025] 实施例1

[0026] 本实施例提供一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆，包括如下质量份数组分：

[0027] 清水1000份、天然粘土130份、膨润土130份、分散剂4份，以及新型绿色添加剂40份。所述膨润土为钠基膨润土，所述分散剂为无水碳酸钠，所述新型绿色添加剂采用玉米麦芽糊精。

[0028] 所述绿色泥浆的制备方法包括以下步骤：

[0029] (1)搅拌下向质量份数为130份的天然粘土与130份钠基膨润土中加入1000份清水，得到混合物；将所述混合物比重控制在1.11～1.13；

[0030] (2)搅拌下向步骤(1)所得混合物中依次加入质量份数为40份的玉米麦芽糊精和4份无水碳酸钠，将苏式漏斗粘度控制在24～26s，pH值控制在8～10，继续搅拌10min，得到用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆。

[0031] 本实施例配制的富水破碎地层泥水盾构用绿色泥浆的性能指标：比重为1.11，苏式漏斗粘度为24s，泥浆PH值为8，经NS-1型泥浆滤失量测定仪测得的泥浆滤失量为20ml，符合工程施工要求且试用效果较好。

[0032] 实施例2

[0033] 本实施例提供一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆，包括如下质量份数组分：

[0034] 清水1000份、天然粘土130份、膨润土155份、分散剂3份，以及新型绿色添加剂70份。所述膨润土为钠基膨润土，所述分散剂为无水碳酸钠，所述新型绿色添加剂采用大米麦芽糊精。

[0035] 所述绿色泥浆的制备方法包括以下步骤：

[0036] (1)搅拌下向质量份数为130份的天然粘土与155份钠基膨润土中加入1000份清水，得到混合物；将所述混合物比重控制在1.11～1.13；

[0037] (2)搅拌下向步骤(1)所得混合物中依次加入质量份数为70份的大米麦芽糊精和3份无水碳酸钠，将苏式漏斗粘度控制在24～26s，pH值控制在8～10，继续搅拌20min，得到用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆。

[0038] 本实施例配制的富水破碎地层泥水盾构用绿色泥浆的性能指标：比重为1.13，苏式漏斗粘度为26s，泥浆PH值为10，经NS-1型泥浆滤失量测定仪测得的泥浆滤失量为14ml，符合工程施工要求且试用效果较好。

[0039] 以上对本发明所提供的一种用于富水破碎地层泥水盾构施工的绿色泥浆进行了详细介绍，并应用了具体实施例对本发明的原理和实施方式进行了详细阐述，以上实施方案和实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。