一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106593451 A(43)申请公布日 2017.04.26

(21)申请号 201611198494.4(22)申请日 2016.12.22

(71)申请人 上海三瑞高分子材料股份有限公司

地址 200232 上海市徐汇区喜泰路237号17

号楼(72)发明人 王伟山　田萌　傅乐峰　(74)专利代理机构 上海蓝迪专利商标事务所

(普通合伙) 31215

代理人 徐筱梅(51)Int.Cl.

E21D 9/06(2006.01)E21D 11/10(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页

CN 106593451 A()发明名称

一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料

(57)摘要

本发明涉及一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料，该材料由I液与II液混合而成，其中I液为基础液，包括下述组分占的重量百分比为：黏土矿物20~50%，增稠剂为0.01%~0.5%，改性剂0.1~5.0%，余量为水；II液为辅助液，包括下述组分占的重量百分比为：强塑剂10~30%，防水剂1~8%，稳定剂为1~5%，余量为水。本克泥效材料的使用方法为：在盾构机掘进的同时，采用I和II两液，混合后从前体肩部的径向注浆孔注入的方式，向盾体与地层的空隙注入特殊的高强度塑性材料，边掘进边填充空隙。本发明操作简单、永不凝固，粘度可调、具备很强的抗水稀释能力，且有一定承载能力的特性，起到支撑上方土体结构稳定，可以有效控制盾构机通过时上方土体和结构的下沉量，进而提高施工安全性。

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权　利　要　求　书

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1.一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料，其特征在于：该材料由I液与II液混合而成，其中I液为基础液，包括下述组分占的重量百分比为：黏土矿物20~50%、增粘剂为0.01%~0.5%、改性剂0.1~5.0%，余量为水；II液为辅助液，包括下述组分占的重量百分比为：强塑剂5~15%、防水剂1~8%、稳定剂为1~5%，余量为水；I液与II液的体积比为25~100:1。

2.根据权利要求1所述的克泥效材料，其特征在于：所述黏土矿物为钙基膨润土、钠基膨润土、高岭土、硅藻土和海泡石粉中的一种或数种混合。

3.根据权利要求1所述的克泥效材料，其特征在于：所述增粘剂为阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、黄原胶、瓜尔胶、卡拉胶一种或数种混合。

4.根据权利要求1所述的克泥效材料，其特征在于：所述的改性剂为氯化钠、氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、柠檬酸、碳酸钙、钙中的一种或数种混合。

5.根据权利要求1所述的克泥效材料，其特征在于：所述的强塑剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、九水偏硅酸钠中的一种或数种混合。

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说　明　书

一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料

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技术领域[0001]本发明涉及一种盾构施工用材料，尤其是控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料。背景技术[0002]近年来我国的城市轨道交通得到了快速发展，在一些特大城市，轨道交通建设更是取得了举世瞩目的进展，这些城市的轨道交通都进入了网络化建设的时代，不可避免的带来新建隧道与已建隧道之间相互平行、重叠、交叉穿越等复杂的施工情况。[0003]盾构技术在隧道施工中应用广泛，但盾构施工不可避免地会产生地层变形，即使是采用很先进的盾构法也不例外，沉降量大时会造成地面塌陷，建筑物倒塌、已建隧道破坏、地下管线破裂等事故。现有的同步注浆法也存在一定的局限性，即同步浆液的注入点在盾尾后方，无法及时填充盾体与土体之间的间隙，无法抑制盾体周边土体变形。在变形指标需严格控制的地层中施工时(例如，盾构机近距离下穿运营的地铁线路)，如何控制盾体上方的土体沉降成为工程中亟待解决的问题。[0004]我国正处于城市地铁等地下工程建设迅猛发展的重要时期，尤其是近几年来，北京、上海、广州和南京等城市地铁隧道建设中几乎全部采用了盾构法施工，且除少数特殊标段使用泥水式盾构外，其它盾构类型绝大部分都采用了复合型的土压平衡式盾构。土压平衡式盾构方法不但造价较为便宜，而且可采取向压力舱内注入添加材料调节压力舱内土体性质方法，以适用于多地质条件，因此在我国的各种工程中得到了广泛的应用，成为我国盾构隧道技术的主流，从而也使得土压平衡盾构用添加剂的市场需求量很大。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料，可填充盾构机和地层间隙，起到支撑上方土体结构稳定，能够有效控制盾构机通过时上方土体和结构的下沉量。[0006]实现本发明目的的具体技术方案是：

本发明提供一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料，由I液和II液混合而成，其中I液为基础液，包括下述组分占的重量百分比为：黏土矿物20~50%，增粘剂为0.01%~0.5%，改性剂0.1~5.0%，余量为水；II液为辅助液，包括下述组分占的重量百分比为：强塑剂10~30%，防水剂1~8%，稳定剂为1~5%，余量为水；I液与II液的体积比为25~100:1。[0007]所述黏土矿物为钙基膨润土、钠基膨润土、高岭土、硅藻土和海泡石粉中的一种或几种混合。[0008]所述增粘剂为阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、黄原胶、瓜尔胶、卡拉胶等一种或几种混合。[0009]所述的改性剂为氯化钠、氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、柠檬酸、碳酸钙、钙等一种或几种的混合。[0010]所述的强塑剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、九水偏硅酸钠一种或多种硅酸盐的混

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说　明　书

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合。

所述的防水剂为高级脂肪酸防水剂、混凝土防水剂、有机硅防水剂中的一种或者

多种混合。[0012]所述的稳定剂为阻锈剂、防冻剂、缓凝剂中的一种或者多种组合。[0013]本发明提供的克泥效材料是用于辅助盾构隧道施工，通过向盾体与地层的空隙注入特殊的高强度塑性材料，边掘进边填充空隙。而且不会因材料凝固而卡住盾体，还能有效填充掘进产生的空隙，起到支撑上方土体结构稳定。注入克泥效后，还能有效减少盾体的磨损，减少盾构机与土体的摩擦力。在喷涌较强的地层，刀盘前方注入本产品，能有效形成一道防渗透层，阻止地下水进入土舱，能有效解决喷涌难题。[0014]本发明具有以下优点：

1）使用操作简单，只需按比例与水混合均匀后就能直接泵送至盾体外周；2）黏度可调，可根据需要及时调整黏性，不会从注入点快速流到刀盘前或尾盾后。[0015]3）具备很强的抗稀释能力，地下水对本产品没有影响，适应能力强，注入后不会被地下水冲散。[0016]4）内聚力强，一旦注入后，能有效填充地层间的空隙，起到承载作用。[0017]5）永不固化，不会抱死盾体。[0018]6．防渗透能力强，可有有效阻止地下水侵入盾构机内部。具体实施方式[0019]下面结合实施例，对本发明作详细描述。[0020]实施例1

I液各原料组分的重量百分比为：钠基膨润土                     50.0%阴离子聚丙烯酰胺               0.1%氯化钠                         2.5%碳酸钠                         0.5%余量为水

II液各原料组分的重量百分比为：硅酸钾                         12%高级脂肪酸防水剂               3%稳定剂                         1%余量为水

按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中，搅拌均匀后，按照体积比100︰1的比例混合搅拌后即可得到粘稠状实施例1的克泥效材料。[0021]实施例2

I液各原料组分的重量百分比为：钠基膨润土                     20.0%羧甲基纤维素                   0.2%氯化钠                         2.5%

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[0011]

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说　明　书

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柠檬酸                         0.5%余量为水

II液各原料组分的重量百分比为：硅酸钠                         10%高级脂肪酸防水剂               3%稳定剂                         1%余量为水

按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中，搅拌均匀后，按照体积比50︰1的比例混合搅拌后即可得到粘稠状实施例2的克泥效材料。[0022]实施例3

I液各原料组分的重量百分比为：钠基膨润土                     20.0%阳离子聚丙烯酰胺               0.1%柠檬酸                         3.5%碳酸钠                         0.5%余量为水

II液各原料组分的重量百分比为：硅酸钠                         10%高级脂肪酸防水剂               3%稳定剂                         1%余量为水

按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中，搅拌均匀后，按照体积比25︰1的比例混合搅拌后即可得到粘稠状实施例3的克泥效材料。[0023]上述的实施例中克泥效粘稠，取500mL样品采用NDJ-8S数字是粘度计测得的粘度数据见表1所示：

表1 3个实施例中克泥效的粘度 粘度（mPa·s）实施例17816实施例253实施例36796

从表中可以看出，上述三个实施例制得的克泥效材料具有非常高的粘度，可有效支撑盾体上方土体。

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