一种顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆制浆方法与流程

一种顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆制浆方法，属非金属矿物材料生产技术领域。

背景技术：

随着城市建设发展的需要，顶管施工越来越普遍，对施工技术水平、施工机械性能、顶管减摩泥浆性能等的要求越来越高，顶管减摩泥浆应用前景也越来越广泛；顶管减摩泥浆配制技术作为顶管技术中的重要组成部分而言，需要根据不同地质地层条件，适时调整泥浆配方，满足工程施工需要，确保施工顺利进行，而且还要节约生产成本和资源；在我国沿海地区城市的顶管施工中，泥浆会遇到海水侵蚀，所以泥浆必须具有相应的抗海水侵蚀性能，在顶管施工中常遇到砂卵石地层，所以要求泥浆具有较高的粘稠度，能够在砂卵石疏松地层快速形成凝胶，保证在顶管与地层之间形成完整的泥浆套，对顶管施工起到减摩、填补护壁、支撑等作用；目前成熟的顶管减摩泥浆采用膨润土触变泥浆，基础泥浆材料为膨润土、纯碱和水，并根据不同地质地层条件添加润滑剂、增粘剂、降滤失剂、携砂剂等，并控制配比，使得现场配制的泥浆能满足施工需要；但目前为了工程施工的方便，在工厂将各种固体添加剂按照相应配比均匀混合添加到膨润土粉体中，运输到现场后，直接加水搅拌均匀造浆并陈化一段时间后进行施工，按国标gb/t20973-2020膨润土，检测膨润土工程泥浆粘度及动塑比，很难达到高粘度(r600>60mpa.s)，并且动塑比小于1.5；虽然这种方法配制的膨润土泥浆也可达到沿海城市顶管施工对减摩泥浆的性能要求，但这种合成膨润土粉体中添加剂成本往往太高，会增加工程施工成本，不能很好满足企业生产或施工需要。

技术实现要素：

为了解决以上问题，一种顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆制浆方法，可在施工现场配制高标准抗盐膨润土泥浆，既可满足对泥浆质量标准要求，又可降低工程施工成本。

为了解决以上技术问题，一种顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆制浆方法，包括：高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料仓、聚丙烯酰胺（pam）原料仓、黄原胶料仓、高粘cmc计量器、pam原料计量器、黄原胶计量器、1号搅拌池高粘cmc下料管、2号搅拌池高粘cmc下料管、3号搅拌池高粘cmc下料管、1号搅拌池pam下料管、2号搅拌池pam下料管、3号搅拌池pam下料管、1号搅拌池黄原胶下料管、2号搅拌池黄原胶下料管、3号搅拌池黄原胶下料管、1号搅拌池减速电机、2号搅拌池减速电机、3号搅拌池减速电机、1号搅拌池搅臂、2号搅拌池搅臂、3号搅拌池搅臂、1号搅拌池搅臂轴、2号搅拌池搅臂轴、3号搅拌池搅臂轴、1号泥浆搅拌池、2号泥浆搅拌池、3号泥浆搅拌池、1号搅拌池泥浆阀门、2号搅拌池泥浆阀门、3号搅拌池泥浆阀门、搅拌池上梁架、泥浆泵、泥浆管、泥浆泵出浆管、碱水池、碱水池减速电机、碱水池搅臂轴、碱水池搅臂、进水管、碱水泵、碱水泵进水管、碱水泵出水管、1号泥浆搅拌池碱水管阀门、2号泥浆搅拌池碱水管阀门、3号泥浆搅拌池碱水管阀门、纯碱仓、纯碱仓计量器、纯碱下料管、膨润土料仓、膨润土料仓1号计量器、膨润土料仓2号计量器、膨润土料仓3号计量器、膨润土料仓1号下料管、膨润土料仓2号下料管、膨润土料仓3号下料管。

其持征是：首先将一定容积的碱水池加满自来水，按工艺要求，碱水比为0.2-0.25%，电脑控制纯碱仓计量器加入0.2-0.25%的纯碱，纯碱仓出口装有纯碱仓计量器，纯碱仓计量器出口装有纯碱下料管，纯碱下料管出口与碱水池上口相连。

碱水池中间装有碱水池搅臂轴，碱水池搅臂轴上端装有碱水池减速电机，碱水池搅臂轴下部安装有多组碱水池搅臂，旋转的碱水池搅臂将纯碱与水充分搅匀。

碱水泵进水管一端与碱水池相接，另一端与碱水泵相接，碱水泵出水管一端与碱水泵出水端相接，碱水泵出水管另一端与1号泥浆搅拌池碱水管阀门、2号泥浆搅拌池碱水管阀门、3号泥浆搅拌池碱水管阀门相接，阀门出水端分别与1号泥浆搅拌池、2号泥浆搅拌池、3号泥浆搅拌池相接。

首先打开1号泥浆搅拌池碱水管阀门，2号泥浆搅拌池碱水管阀门关闭、3号泥浆搅拌池碱水管阀门关闭，启动碱水泵，按工艺要求向1号泥浆搅拌池输送碱水。

同时由电脑控制膨润土料仓出口处的膨润土料仓1号计量器，按工艺要求向1号泥浆搅拌池的碱水中添加碱水重量7-10%的钙基膨润土，同时启动1号搅拌池减速电机，带动1号搅拌池搅臂轴，1号搅拌池搅臂旋转，将钙基膨润土与碱水充分搅拌。

搅拌圴匀的钙基膨润土泥浆，由纯碱中钠离子置换膨润土中钙离子，将钙基膨润土泥浆改性为钠基膨润土泥浆。

反应过程需静置20-48小时，间隙性的每隔4-8小时搅拌一次，使之反应圴匀，置换充分。

在钠基膨润土泥浆池中由电脑控制高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料仓下部的高粘cmc计量器，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.1%的高粘cmc原料，经过1号搅拌池高粘cmc下料管，下料到1号泥浆搅拌池中。

由电脑控制聚丙烯酰胺（pam）原料仓下部的pam原料计量器，按工艺要求添加泥浆质量的0.05-0.1%的pam原料，经过1号搅拌池pam原料下料管，下料到1号泥浆搅拌池中。

由电脑控制黄原胶料仓下部的黄原胶计量器，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.12%的黄原胶，经过1号搅拌池黄原胶下料管，下料到1号泥浆搅拌池中。

添加以上三种添加剂的同时充分搅拌，便可制得附合施工要求的顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆。

再打开1号泥浆搅拌池下方的1号搅拌池泥浆阀门，关闭2号搅拌池泥浆阀门和3号搅拌池泥浆阀门。

启动泥浆泵，泥浆经过泥浆管进入泥浆泵，经过泥浆泵出浆管，送入正在施工的场地使用。

2号泥浆搅拌池工作程序与1号泥浆搅拌池工作程序基本相同：首先打开2号泥浆搅拌池碱水管阀门，1号泥浆搅拌池碱水管阀门关闭、3号泥浆搅拌池碱水管阀门关闭，起动碱水泵，按工艺要求向2号泥浆搅拌池输送碱水。

同时由电脑控制膨润土料仓出口处的膨润土料仓2号计量器，按工艺要求向2号泥浆搅拌池中添加碱水重量7-10%的钙基膨润土，同时启动2号搅拌池减速电机，带动2号搅拌池搅臂轴，2号搅拌池搅臂旋转，将钙基膨润土与碱水充分搅拌。

搅拌圴匀的钙基膨润土泥浆，由纯碱中钠离子置换膨润土中钙离子，将钙基膨润土泥浆改性为钠基膨润土泥浆。

反应过程需静置20-48小时，间隙性的每隔4-8小时搅拌一次，使之反应圴匀，置换充分。

在钠基膨润土泥浆池中由电脑控制高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料仓下部的高粘cmc计量器，按工艺要求将添加量为泥浆质量0.05-0.1%的高粘cmc原料，经过2号搅拌池高粘cmc下料管，下料到2号泥浆搅拌池中。

由电脑控制聚丙烯酰胺（pam）原料仓下部的pam原料计量器，按工艺要求将添加量为泥浆质量0.05-0.1%的pam原料，经过2号搅拌池pam原料下料管，下料到2号泥浆搅拌池中。

由电脑控制黄原胶料仓下部的黄原胶计量器，按工艺要求将添加量为泥浆质量0.5-0.12%的的黄原胶，经过2号搅拌池黄原胶下料管，下料到2号泥浆搅拌池中。

添加以上三种添加剂的同时充分搅拌，便可制得附合施工要求的顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆。

再打开2号泥浆搅拌池下方的2号搅拌池泥浆阀门，关闭1号搅拌池泥浆阀门和3号搅拌池泥浆阀门。

启动泥浆泵，泥浆经过泥浆管进入泥浆泵，经过泥浆泵出浆管，送入正在施工的场地使用。

3号泥浆搅拌池工作程序与1号泥浆搅拌池工作程序基本相同：首先打开3号泥浆搅拌池碱水管阀门，1号泥浆搅拌池碱水管阀门关闭、2号泥浆搅拌池碱水管阀门关闭，启动碱水泵，按工艺要求向3号泥浆搅拌池输送碱水。

同时由电脑控制膨润土料仓出口处的膨润土料仓3号计量器，按工艺要求向3号泥浆搅拌池中添加碱水重量7-10%的钙基膨润土，同时启动3号搅拌池减速电机，带动3号搅拌池搅臂轴，3号搅拌池搅臂旋转，将钙基膨润土与碱水充分搅拌。

搅拌圴匀的钙基膨润土泥浆，由纯碱中钠离子置换膨润土中钙离子，将钙基膨润土泥浆改性为钠基膨润土泥浆。

反应过程需静置20-48小时，间隙性的每隔4-8小时搅拌一次，可达到反应圴匀，置换充分的目的。

反应充分的钠基膨润土泥浆池中由电脑控制高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料仓下部的高粘cmc计量器，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.1%的高粘cmc原料，经过3号搅拌池高粘cmc下料管，下料到3号泥浆搅拌池中。

由电脑控制聚丙烯酰胺（pam）原料仓下部的pam原料计量器，按工艺要求将添加量为泥浆质量0.05-0.1%的pam原料，经过3号搅拌池pam原料下料管，下料到3号泥浆搅拌池中。

由电脑控制黄原胶料仓下部的黄原胶计量器，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.12%的黄原胶，经过3号搅拌池黄原胶下料管，下料到3号泥浆搅拌池中。

添加以上三种添加剂的同时充分搅拌，便可制得符合施工要求的顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆。

再打开3号泥浆搅拌池下方的3号搅拌池泥浆阀门，关闭1号搅拌池泥浆阀门和2号搅拌池泥浆阀门。

启动泥浆泵，泥浆经过泥浆管进入泥浆泵，经过泥浆泵出浆管送入正在施工的场地使用。

一种顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆制浆方法具有以下进步。

本发明采用人工钠化膨润土泥浆的悬浮液法，技术效果最好，悬浮液法是采用钙基膨润土加适量纯碱加水搅拌制成悬浮液，再将悬浮液陈化一段时间，使钙离子与纯碱水溶液中的钠离子发生离子交换反应，得到反应充分的钠基膨润土悬浮泥浆。

本发明采用在施工工地使用悬浮液法钠化膨润土泥浆，有效省去了在膨润土生产企业生产钠基膨润土粉体时必须将钠基膨润土悬浮液压滤、烘干、磨碎最终制成人工钠化膨润土粉体，这个过程需要耗费大量电能、热量、人工、设备等成本。

本发明将生产企业生产钠基膨润土粉体的全过程简去，在施工现场则很容易配制高粘度钠化膨润土泥浆悬浮液，可以大量减少昂贵的添加剂用量，节约大量的施工成本。

试验证明，在本方法生产的钠化膨润土泥浆悬浮液中，再添加5-10%的海水后搅拌均匀，泥浆粘度仍可基本维持稳定或约有升高，静置两天以上泥浆凝胶也很稳定，并无絮凝分层现象。

生产高粘抗盐膨润土悬浮泥浆，使用钙基膨润土原矿粉为原料，可以节约原材料成本，并方便就近购买原材料，节省运输成本。

本系统可设计成便于搬运的小型灵活，方便撤装的成套设施，会更方便施工单位使用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图1是本发明结构示意图。

附图中，一种顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆制浆方法，包括：1.高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料仓、2.聚丙烯酰胺（pam）原料仓、3.黄原胶料仓、4.高粘cmc计量器、5.pam原料计量器、6.黄原胶计量器、7.1号搅拌池高粘cmc下料管、8.2号搅拌池高粘cmc下料管、9.3号搅拌池高粘cmc下料管、10.1号搅拌池pam下料管、11.2号搅拌池pam下料管、12.3号搅拌池pam下料管、13.1号搅拌池黄原胶下料管、14.2号搅拌池黄原胶下料管、15.3号搅拌池黄原胶下料管、16.1号搅拌池减速电机、17.2号搅拌池减速电机、18.3号搅拌池减速电机、19.1号搅拌池搅臂、20.2号搅拌池搅臂、21.3号搅拌池搅臂、22.1号搅拌池搅臂轴、23.2号搅拌池搅臂轴、24.3号搅拌池搅臂轴、25.1号泥浆搅拌池、26.2号泥浆搅拌池、27.3号泥浆搅拌池、28.1号搅拌池泥浆阀门、29.2号搅拌池泥浆阀门、30.3号搅拌池泥浆阀门、31.搅拌池上梁架、32.泥浆泵、33.泥浆管、34.泥浆泵出浆管、35.碱水池、36.碱水池减速电机、37.碱水池搅臂轴、38.碱水池搅臂、39.进水管、40.碱水泵、41.碱水泵进水管、42.碱水泵出水管、43.1号泥浆搅拌池碱水管阀门、44.2号泥浆搅拌池碱水管阀门、45.3号泥浆搅拌池碱水管阀门、46.纯碱仓、47.纯碱仓计量器、48.纯碱下料管、49.膨润土料仓、50.膨润土料仓1号计量器、51.膨润土料仓2号计量器、52.膨润土料仓3号计量器、53.膨润土料仓1号下料管、54.膨润土料仓2号下料管、55.膨润土料仓3号下料管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆制浆方法，其持征是：将一定容积的碱水池35加满水，按工艺要求，电脑控制纯碱仓计量器47加入0.2-0.25%的纯碱，纯碱仓46出口装有纯碱仓计量器47，纯碱仓计量器47出口装有纯碱下料管48，纯碱下料管48出口与碱水池35上口相连。

碱水池35中间装有碱水池搅臂轴37，碱水池搅臂轴37上端装有碱水池减速电机36，碱水池搅臂轴37下部安装有多组碱水池搅臂38，旋转的碱水池搅臂38将纯碱与水充分搅匀。

碱水泵进水管41一端与碱水池35相接，另一端与碱水泵40相接，碱水泵出水管41一端与碱水泵40出水端相接，碱水泵出水管41另一端与1号泥浆搅拌池碱水管阀门43、2号泥浆搅拌池碱水管阀门44、3号泥浆搅拌池碱水管阀门45相接，阀门出水端分别与1号泥浆搅拌池25、2号泥浆搅拌池26、3号泥浆搅拌池27相接。

首先打开1号泥浆搅拌池碱水管阀门43，2号泥浆搅拌池碱水管阀门44关闭、3号泥浆搅拌池碱水管阀门45关闭，启动碱水泵40，按工艺要求向1号泥浆搅拌池25输送碱水。

同时由电脑控制膨润土料仓49出口处的膨润土料仓1号计量器50，按工艺要求向1号泥浆搅拌池25中添加碱水重量7-10%的钙基膨润土，同时启动1号搅拌池减速电机16，带动1号搅拌池搅臂轴22，1号搅拌池搅臂19旋转，将钙基膨润土与碱水充分搅拌。

搅拌圴匀的钙基膨润土泥浆，由纯碱中钠离子交换膨润土中钙离子，将钙基膨润土泥浆改性为钠基膨润土泥浆。

反应过程需静置20-48小时，间隙性的每隔4-8小时搅拌一次，使之反应圴匀，置换充分。

反应充分的钠基膨润土泥浆池中由电脑控制高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料仓1下部的高粘cmc计量器4，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.1%的高粘cmc原料，经过1号搅拌池高粘cmc下料管7，下料到1号泥浆搅拌池25中。

由电脑控制聚丙烯酰胺（pam）原料仓2下部的pam原料计量器5，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.1%的pam原料，经过1号搅拌池pam原料下料管10，下料到1号泥浆搅拌池25中。

由电脑控制黄原胶料仓3下部的黄原胶计量器6，按工艺要求添加泥浆质量的0.05-0.12%的黄原胶，经过1号搅拌池黄原胶下料管13，下料到1号泥浆搅拌池25中。

添加以上三种添加剂的同时充分搅拌，便可制得符合施工要求的顶管用高粘抗盐膨润土悬浮泥浆。

再打开1号泥浆搅拌池25下方的1号搅拌池泥浆阀门28，关闭2号搅拌池泥浆阀门29和3号搅拌池泥浆阀门30。

启动泥浆泵32，泥浆经过泥浆管33进入泥浆泵32，经过泥浆泵出浆管34，送入正在施工的场地使用。

2号泥浆搅拌池26工作程序是：首先打开2号泥浆搅拌池碱水管阀门44，1号泥浆搅拌池碱水管阀门43关闭、3号泥浆搅拌池碱水管阀门45关闭，启动碱水泵40，按工艺要求向2号泥浆搅拌池26输送碱水。

同时由电脑控制膨润土料仓49出口处的膨润土料仓2号计量器51，按工艺要求向2号泥浆搅拌池26中添加碱水重量7-10%的的钙基膨润土，同时启动2号搅拌池减速电机17，带动2号搅拌池搅臂轴23，2号搅拌池搅臂20旋转，将钙基膨润土与碱水充分搅拌。

搅拌圴匀的钙基膨润土泥浆中，由纯碱中钠离子交换膨润土中钙离子，将钙基膨润土泥浆改性为钠基膨润土泥浆。

反应过程需静置20-48小时，间隙性的每隔4-8小时搅拌一次，可达到反应圴匀，置换充分的目的。

反应充分的钠基膨润土泥浆池中由电脑控制高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料仓1下部的高粘cmc计量器4，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.1%的高粘cmc原料，经过2号搅拌池高粘cmc下料管8，下料到2号泥浆搅拌池26中。

由电脑控制聚丙烯酰胺（pam）原料仓2下部的pam原料计量器5，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.1%的pam原料，经过2号搅拌池pam原料下料管11，下料到2号泥浆搅拌池26中。

由电脑控制黄原胶料仓3下部的黄原胶计量器6，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.12%的黄原胶，经过2号搅拌池黄原胶下料管14，下料到2号泥浆搅拌池26中。

添加以上三种添加剂的同时充分搅拌，便可制得符合施工要求的顶管用高粒抗盐膨润土悬浮泥浆。

再打开2号泥浆搅拌池26下方的2号搅拌池泥浆阀门29，关闭1号搅拌池泥浆阀门28和3号搅拌池泥浆阀门30。

启动泥浆泵32，泥浆经过泥浆管33进入泥浆泵32，经过泥浆泵出浆管34，送入正在施工的场地使用。

3号泥浆搅拌池27工作程序是：首先打开3号泥浆搅拌池碱水管阀门45，1号泥浆搅拌池碱水管阀门43关闭、2号泥浆搅拌池碱水管阀门44关闭，启动碱水泵40，按工艺要求向3号泥浆搅拌池27输送碱水。

同时由电脑控制膨润土料仓49出口处的膨润土料仓3号计量器52，按工艺要求向3号泥浆搅拌池27中添加碱水重量7-10%的的钙基膨润土，同时启动3号搅拌池减速电机18，带动3号搅拌池搅臂轴24，3号搅拌池搅臂21旋转，将钙基膨润土与碱水充分搅拌。

搅拌圴匀的钙基膨润土泥浆，由纯碱中钠离子交换膨润土中钙离子，将钙基膨润土泥浆改性为钠基膨润土泥浆。

反应过程需静置20-48小时，间隙性的每隔4-8小时搅拌一次，可达到反应圴匀，置换充分的目的。

反应充分的钠基膨润土泥浆池中由电脑控制高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料仓1下部的高粘cmc计量器4，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.1%的高粘cmc原料，经过3号搅拌池高粘cmc下料管9，下料到3号泥浆搅拌池27中。

由电脑控制聚丙烯酰胺（pam）原料仓2下部的pam原料计量器5，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.1%的pam原料，经过3号搅拌池pam原料下料管12，下料到3号泥浆搅拌池27中。

由电脑控制黄原胶料仓3下部的黄原胶计量器6，按工艺要求添加泥浆质量0.05-0.12%的黄原胶，经过3号搅拌池黄原胶下料管15，下料到3号泥浆搅拌池27中。

添加以上三种添加剂的同时充分搅拌，便可制得符合施工要求的高粘顶管用抗盐膨润土悬浮泥浆。

再打开3号泥浆搅拌池27下方的3号搅拌池泥浆阀门30，关闭1号搅拌池泥浆阀门28和2号搅拌池泥浆阀门29。

启动泥浆泵32，泥浆经过泥浆管33进入泥浆泵32，经过泥浆泵出浆管34，送入正在施工的钻台顶管场地使用。

三个泥浆搅拌池循环制浆、静置反应，周而复始工作。

实施例1：配制碱水比例为0.2%的纯碱溶液，在泥浆搅拌池中加入7%的钠基膨润土并充分搅拌，静置20小时，并每隔4-5小时重复搅拌，再加入高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料0.05%、聚丙烯酰胺（pam）原料0.05%、黄原胶粉0.05%再次充分搅拌均匀，制得由钠基膨润土为基础原料的高粘抗盐膨润土悬浮泥浆。

实施例2：配制碱水比例为0.25%的纯碱溶液，在泥浆搅拌池中加入10%的钙基膨润土并充分搅拌，静置20小时，并每隔4-5小时重复搅拌，再加入高粘羧甲基纤维素钠（cmc）原料0.1%、聚丙烯酰胺（pam）原料0.1%、黄原胶粉0.12%再次充分搅拌均匀，制得由钙基膨润土为基础原料的高粘抗盐膨润土悬浮泥浆。