本发明涉及一种桩基护壁泥浆材料，尤其适合用于制备超深淤泥层和粉细砂层旋挖护壁泥浆、地下连续墙护壁泥浆和盾构泥浆，具体是一种新型环保制浆材料及其制备方法。
背景技术：
：随着我国铁路、公路和城市轨道交通等事业的发展，泥水盾构及地下连续墙等施工工艺具有施工安全性好、环境影响小和施工质量高等技术优势，而被广泛应用于实际施工。盾构及地下连续墙用泥浆产品的使用量也大大增加，市场常用盾构及地下连续墙用泥浆由膨润土或是黏土与增粘剂、纯碱和水按一定比例混合而成，传统泥浆以膨润土为主要成分，因其具有取材方便、制备工艺简单、技术指标要求低和护壁效果较好等优势，而广泛用于地下连续墙、盾构及旋挖钻孔的护壁施工，但工程应用中逐步凸显出泥浆匀质性差、携砂量大、施工成本高、循环利用率低和污染环境严重等弊端，无法满足高质量、低风险、环境友好和文明施工的需求。目前，为克服传统护壁泥浆存在的诸多不足，广大科技及工程施工专业技术人员通过不断的技术创新，寻求良好的解决方法及措施。CN105154043A中国专利公开了适于深层饱和砂土地层桥梁钻孔桩的成孔护壁泥浆，以钠土、粘土、植物胶和聚丙烯酰胺为主要组成成分制备出适用于砂土层的“聚合物-膨润土”复合型护壁泥浆，提升了泥浆匀质性和携砂能力，但未提及泥浆循环利用率；CN103755318A中国专利公开了红砂岩卵石层中的地下连续墙成槽护壁泥浆及方法，其依然尝试应用传统泥浆制备材料，达到降低制浆成本、增加泥浆稳定性和延长泥浆护壁稳壁时间的目的；CN103102886A中国专利公开了一种保证盾构机顺利掘进的渣土改良剂，其主要成分为钠基膨润土浆液、泡沫溶液和盾构制浆剂，达到使盾构机顺利掘进、降低刀盘和刀具的磨损、减少刀具的更换、降低钻进成本和缩短了工期的目的。以上发明主要为解决泥浆匀质性差、成本高和稳壁时间短等不足，多注重单一性能改善，尚未全面触及匀质性差、携砂量大、施工成本高、循环利用率低和环境污染严重等问题的解决方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种新型环保制浆材料及其制备方法。本发明提供的新型环保制浆材料，同优质膨润土复合使用，用于制备出旋挖护壁泥浆、地下连续墙护壁泥浆和盾构泥浆，泥浆具有匀质性好(120h保持稳定)、30min滤失量低于15mL、深基础稳壁时间达48h、粉细砂地层循环利用次数达5次、30min内完成沉渣(沉渣速度快)、触变特性好、无环境污染等技术优势，有效解决传统泥浆匀质性差、深桩基稳壁时间短、施工成本高、循环利用率低和环境污染严重等难题，尤其适用于深淤泥层和粉细砂层地质地下基础护壁施工，为高质量、低风险和文明施工提供有力技术保障。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种新型环保制浆材料，所述制浆材料由环保水溶性高分子增粘组分、高分子降滤失量组分和触变调控组分复配而成，按照重量份数计算各组分为：环保水溶性高分子增粘组分10-25份，高分子降滤失量组分40-60份，触变调控组分25-40份。进一步方案，所述环保水溶性高分子增粘组分包括非离子型聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯(PEO)和聚乙烯醇(PVA)中的一种或两种。进一步方案，所述非离子型聚丙烯酰胺分子量为600～1000万，所述聚氧乙烯分子量为200～400万，所述聚乙烯醇分子量11～15万。进一步方案，所述高分子降滤失量组分包括羟甲基纤维素钠、磺酸盐共聚物、改性淀粉、腐植酸钾中的一种或多种。进一步方案，所述羟甲基纤维素钠为中粘型；所述磺酸盐共聚物由丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰氧丁基磺酸、环氧氯丙烷和新型环状结构阳离子单体在引发剂的作用下多步聚合而成；所述改性淀粉为采用接枝共聚的方法合成淀粉-丙烯酰胺、淀粉-丙烯酸和淀粉-丙烯磺酸钠接枝共聚物；所述腐植酸钾主要成分为溶于水的低分子量腐植酸钾。进一步方案，所述触变调控组分包括田箐胶、瓜尔胶和聚丙烯酸钠中的一种或多种。进一步方案，所述田箐胶和瓜尔胶为中粘或高粘型；所述聚丙烯酸钠颗粒细度为100～300目。本发明的另一个目的在于提供一种新型环保制浆材料的制备方法，包括以下步骤：按重量份配比称取环保水溶性高分子增粘组分、高分子降滤失量组分和触变调控组分，一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为20～30r/min，搅拌混匀15min，即得新型环保制浆材料，各原材料计量精度为0.1kg。本发明的有益效果：(1)本发明制浆材料中的增粘组分和触变调控组分，均具有提升泥浆体系粘度和维持体系粘度的长时稳定的效用，保持了泥浆中固相颗粒稳定长时悬浮于泥水体系中，极大地提升了制备出的泥浆的匀质性，泥浆静置稳定性达120h；(2)本发明高分子降滤失量组分的引入，提升了泥膜的致密度，增大了泥膜的柔韧性，减小了泥膜的厚度，同时制浆料中丰富的钾、钠和铵根离子大量的镶嵌入钻面相邻晶层间氧离子网格形成的孔穴中，堵塞了水分子进入地层的通道，以上多方面的协同作用，有效地延缓了泥浆和地层中自由水的互换速度，制备的出泥浆30min滤失量低于15mL；(3)本发明创造性地利用非离子型聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯等组分对大尺寸钻屑具有显著地的絮凝效用；利用田箐胶、瓜尔胶和聚丙烯酸钠等触变调控组分产生的可逆溶胶现象，对粒径小于200目的极细颗粒形成稳定悬浮的效用，实现了30min内钻孔沉渣下沉完全，避免了二次清孔；(4)制浆料制备出的泥浆因其优异的匀质稳定性、滤失性能、沉渣特性和成膜护壁性能，可保持65米深桩基稳壁时长达48h，为钢筋笼下放和混凝土灌注预留了足够的操作时间，实现了深基础桩基的高质量和低风险施工；(5)在较低外力作用下，触变调控组分即可在泥浆中产生可逆溶胶现象，因此使用低速泥砂分离设备，可完成循环泥浆中粉细砂的过滤分离，提升泥浆循环利用次数，普通地质循环利用次数达8次，粉细砂地层循环利用次数达5次，有效的降低施工成本；(6)利用制浆料制备出的新制泥浆及循环后的废浆通过简单絮凝沉淀即可实现泥水分离，上层清液已完成排放标准检测，化学需氧量满足《污水综合排放标准》规定的2级排放标准，pH、氨氮、铜、锌、铅、镉、铬和汞满足《污水综合排放标准》规定的1级排放标准，基于新型环保制浆料主要原材料均为环境友好型高分子材料，且制备出的泥浆循环利用率高等特性，制浆料凸显出巨大的环保优势。本发明系统有效地解决了传统泥浆匀质性差、深桩基稳壁时间短、施工成本高、循环利用率低和环境污染严重等技术难题，为淤泥层和粉细砂层地质深桩基高质量、低风险和文明施工提供有力技术保障。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。本发明所有原料均通过市场购买得到。一种新型环保制浆材料，其是由环保水溶性高分子增粘组分、高分子降滤失量组分和触变调控组分复配而成，按照重量份数计算各组分为：环保水溶性高分子增粘组分10-25份，高分子降滤失量组分40-60份，触变调控组分25-40份。其制备方法包括以下步骤：按重量份配比称取环保水溶性高分子增粘组分、高分子降滤失量组分和触变调控组分，一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为20～30r/min，搅拌混匀15min，即得新型环保制浆材料，各原材料计量精度为0.1kg。实施例1应用工程：湖北某客运专线摩擦工程桩施工，施工工艺为旋挖钻孔，桩长约65米，桩径1米，地质条件是20米以下为粉细砂层。新型环保制浆料配制组成如表1，旋挖钻孔护壁泥浆按照表2所示质量份配比制备而成，制备出的泥浆应用性能见表3。表1新型环保制浆材料组成(单位：份)聚氧化乙烯聚乙烯醇羟甲基纤维素钠瓜尔胶田箐胶55552020表2旋挖钻孔护壁泥浆组成(单位：份)制浆料钠基膨润土纯碱水110012000表3制备出的泥浆应用性能粘度(s)30匀质性时长(h)120最后一次循环前含沙率(％)1.8循环次数(次)6滤失量(mL)14最长稳壁时长(h)48实施例2应用工程：杭州某地铁风井地下连续墙工程，施工工艺为成槽机成槽，地下连续墙深约62米，墙宽1.2米，单幅地下连续墙长度约3米，地质条件：粉细砂为主要地层，因离钱塘江较近，地下水位极为丰富。新型环保制浆料配制组成如表4，旋挖钻孔护壁泥浆按照表5所示质量份配比制备而成，制备出的泥浆应用性能见表6。表4新型环保制浆材料组成(单位：份)非离子型聚丙烯酰胺腐植酸钾聚丙烯酸钠204025表5旋挖钻孔护壁泥浆组成(单位：份)制浆料钠基膨润土纯碱水120022000表6制备出的泥浆应用性能粘度(s)35匀质性时长(h)120最后一次循环前含沙率(％)1.9循环次数(次)5滤失量(mL)12最长稳壁时长(h)21实施例3应用工程：杭州某地铁风井地下连续墙工程，施工工艺为成槽机成槽，地下连续墙深约38米，墙宽1.0米，单幅地下连续墙长度约4米，地质条件：粉细砂为主要地层，地下水位极为丰富。新型环保制浆料配制组成如表7，旋挖钻孔护壁泥浆按照表8所示质量份配比制备而成，制备出的泥浆应用性能见表9。表7新型环保制浆材料组成(单位：份)聚乙烯醇改性淀粉羟甲基纤维素钠瓜尔胶15303025表8旋挖钻孔护壁泥浆组成(单位：份)制浆料钠基膨润土纯碱水116022000表9制备出的泥浆应用性能粘度(s)30匀质性时长(h)120最后一次循环前含沙率(％)1.7循环次数(次)5滤失量(mL)13最长稳壁时长(h)32实施例4应用工程：杭州某地铁盾构工程，施工工艺为泥水平衡盾构，地质条件：灰色淤泥质粉质黏土及灰色粉砂。新型环保制浆料配制组成如表10，旋挖钻孔护壁泥浆按照表11所示质量份配比制备而成，制备出的泥浆应用性能见表12。表10新型环保制浆材料组成(单位：份)聚氧化乙烯磺酸盐共聚物田菁胶聚丙烯酸钠25502020表11旋挖钻孔护壁泥浆组成(单位：份)制浆料钠基膨润土纯碱水130032000表12制备出的泥浆应用性能粘度(s)38匀质性时长(h)120最后一次循环前含沙率(％)/循环次数(次)5滤失量(mL)12最长稳壁时长(h)/上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3