本发明涉及土压平衡盾构掘进施工安全领域，尤其涉及一种预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂及其制备方法。
背景技术：
：随着城市发展，地铁施工已经成为交通行业主流，地铁施工多采用盾构法施工，隧道盾构施工时，螺旋机喷涌是盾构机在富水砂层中掘进的一大安全隐患。它将导致无法正常出渣，无法有效控制土仓压力，由于土压无法控制易导致掌子面坍塌，会引起地表坍塌、隧道渗水等次生灾害。土压平衡式盾构机的掘进工作原理通过液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构推进油缸，将盾构机向前推进，随着推进油缸的向前推进，刀盘持续旋转，被切削下来的渣土充满土仓，此时开动螺旋机将切削下来的渣土排送到皮带机上，后由皮带输送机至渣土车的土箱中，在通过竖井运到地面。土压平衡盾构机螺旋机出渣发生喷涌的机理是：在停机时，刀盘切削下来的沙土充满土仓，使土仓内的土压力与外界水土压力相平衡。掘进过程中，用螺旋输送机来调整出土的速度和出土量，使进土量与出土量保持动态平衡，确保盾构机掘进过程中开挖面的稳定。若开挖面存在高水压，且土层的渗透系数较大，会使开挖面内的渣土变稀，流动性变大。高压力的水体穿越土仓和螺旋输送器形成集中荷载，造成土仓内和螺旋机闸门口的压力增高，刀盘扭矩增大，掘进速度减慢，当闸门打开时发生喷涌，特产内压力减小，当关上闸门，地层中的水又很快充满土仓内，土仓内的土压力又迅速上升之后，打开螺旋机后泥水喷出，导致盾构机无法掘进。土压平衡盾构机螺旋机发生喷涌危害，严重影响到盾尾及整个台车工作范围。这样施工中就不可避免造成停机，必须清理渣土，而渣土清理采用人工清理，耗时长。其次，当盾构机停止掘进，关闭螺旋机出渣口闸门时，土仓内，将又会产生喷涌。这样就会形成恶性循环，由于在推进过程中加入泡沫(95％压缩空气)，在打开螺旋机闸门排渣推进过程中，难以控制排除渣土量，使得土仓压力小于掌子面提供静土压力，严重导致掌子面不稳，导致地面沉降甚至造成地面塌陷。土压平衡盾构机螺旋机防止发生喷涌，主要是土仓渣土改良，改变渣土塑性，将配好的膨润土混合液通过加泥管路打入土仓内，通过刀盘旋转使土仓渣土与膨润土混合液搅拌均匀，改变渣土塑性、流动性，使得渣土变黏，提高渣土和易性。通过螺旋机排渣达到可控。目前，国内土压平衡盾构机改良渣土并且达到泵送要求送入土仓内，膨润土和水按照不同配比配置浆液或高分子聚合物；其二者都有明显缺点：1、膨润土和水混合液搅拌30分钟后易膨胀使得流动性差不适合长距离运输和隧道30℃左右环境，储存不方便；2、高分子聚合物造价太高。技术实现要素：本发明的目的：提供一种预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂及其制备方法，改善渣土和易性的材料，制备混合液成本低、拌制简单，混合液高于普通膨润土泥浆粘度，具有保水性持久且流动性基本不变特点，混合液变量单一，仅仅只需改变水用量即可使用，适合在地铁隧道长期30℃左右温度下保存，达到随取随用不耽误时机。为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂，由钠基膨润土、外掺剂及水混合搅拌均匀而成，所述的外掺剂为聚丙烯酰胺分析纯及纯碱，且所述的成分质量比如下：钠基膨润土：水：聚丙烯酰胺分析纯：纯碱＝1：(6～12)：0.015：0.015。上述的预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂，其中，所述的水的PH值不小于7。上述的预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂，其中，所述的聚丙烯酰胺分析纯的分子量为500万，分子式为[-CH2CH(CONH2-)X]。上述的预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂，其中，所述的纯碱为食用纯碱。一种预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂的制备方法，该方法至少包括如下步骤：步骤1：按钠基膨润土：聚丙烯酰胺分析纯：纯碱＝1：0.015：0.015的配比称取原材料，并拌合均匀。步骤2：按比例称好水放入步骤1所得的混合料中，并搅拌均匀。步骤3：将步骤2所得的混合料转到存储罐。步骤4：将存储罐内的泥浆抽入到盾构机加泥罐中存放，并开动搅拌叶搅拌。上述的预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂的制备方法，其中，在所述的步骤2中，搅拌时间不得少于30分钟。本发明对加入土压平衡盾构机土仓无不利影响，使用中提高切削到土仓内渣土和易性，改善渣土流动性，提高粘度。可广泛用于土压平衡盾构机螺旋机喷涌及渣土改良情况下，降低土压平衡盾构掘进过程中施工风险，提高施工安全系数有重要意义。附图说明图1是本发明一种预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂的制备方法的流程图。具体实施方式以下结合附图进一步说明本发明的实施例。一种预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂，由钠基膨润土、外掺剂及水混合搅拌均匀而成，所述的外掺剂为聚丙烯酰胺分析纯及纯碱，且所述的成分质量比如下：钠基膨润土：水：聚丙烯酰胺分析纯：纯碱＝1：(6～12)：0.015：0.015。所述的水的PH值不宜小于7。所述的聚丙烯酰胺分析纯的分子量为500万，分子式为[-CH2CH(CONH2-)X]。聚丙烯酰胺分析纯技术指标分子式[-CH2CH(CONH2-)X]相对分子质量5000000含量不少于90％水解度30％分子量不少于300000所述的纯碱为食用纯碱。本发明的膨润土符合GB/T20973-2007的相关要求。请参见附图1所示，一种预防螺旋机喷涌的膨润土改良剂的制备方法，该方法至少包括如下步骤：步骤1：按钠基膨润土：聚丙烯酰胺分析纯：纯碱＝1：0.015：0.015的配比称取原材料，并拌合均匀。步骤2：按比例称好水放入步骤1所得的混合料中，并搅拌均匀。步骤3：将步骤2所得的混合料转到存储罐。步骤4：将存储罐内的泥浆抽入到盾构机加泥罐中存放，并开动搅拌叶搅拌。在所述的步骤2中，搅拌时间不得少于30分钟。拌制好泥浆加入土仓中，泥浆粘度大，更好的提高渣土和易性。各成分配比混合液成本低、拌制简单，混合液高于普通膨润土泥浆粘度，具有保水性持久且流动性基本不变特点，适合在地铁隧道长期30摄氏度左右温度下保存，对盾构地铁施工风险控制中有积极意义。实施例1-实施例4：本发明提供了4组实施例，其中聚丙烯酰胺分析纯分子量为500万，聚丙烯酰胺和食用碱加入量均为1.5Kg，分别编号1、2、3、4其配合比以及泥浆比重和粘度见表1。表1：膨润土改良剂配比在表1中，泥浆比重用泥浆比重仪所测，粘度用马氏漏洞所测。粘度时间越长，粘度越大，可以根据不同地层以及喷涌的大小适当调整用水量。本发明能够改善土压平衡盾构土仓渣土塑性，防止螺旋机排渣口喷涌，而且对土压平衡盾构机刀盘前方掌子面有加固作用，控制地表沉降；防止土仓内结泥饼减少开仓清理降低施工安全风险；对城市地铁施工中土压平衡盾构机掘进有积极意义。综上所述，本发明对加入土压平衡盾构机土仓无不利影响，使用中提高切削到土仓内渣土和易性，改善渣土流动性，提高粘度。可广泛用于土压平衡盾构机螺旋机喷涌及渣土改良情况下，降低土压平衡盾构掘进过程中施工风险，提高施工安全系数有重要意义。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3