超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置及方法，先向储浆箱中灌注18m3水，打开输浆管上阀门和剪切泵，把水、钠基膨润土、纯碱和CMC按1000:100:6:2配比分别投入加料漏斗，运行30分钟后关闭剪切泵，关闭阀门，储浆箱中即有20m3减阻泥浆直接供工程实际使用。所配制的减阻泥浆浆液比重1.05～1.08g/cm3，粘度20～24s，泥皮厚3～5mm。本发明的方法制浆速度快，能有效的满足长距离大口径混凝土顶管快速顶进施工泥浆需求量大的问题。配制的泥浆能形成良好的泥浆套和泥皮，进而能有效的隔断泥浆与地下水之间的联系，防止泥浆被地下水稀释和泥浆大量的渗透入土层中，减小泥浆用量。
【专利说明】超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑施工用的混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置及方法，尤其是一种高含水量软土地质条件超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥的制浆装置及方法。
【背景技术】
[0002]在顶管施工中，减阻泥浆是非常重要的一个环节，它是顶管成功与否的关键。在长距离顶管中，减阻泥浆更是不可或缺的一个重要环节。如果能形成良好的减阻泥浆套，其减阻效果将是十分令人满意的，可以增加单级顶进长度，减少中断间用量，加大工作井与接收井之间距离，从而减少工作井与接收井的数量，降低工程成本等。
[0003]现有的减阻泥浆多靠经验确定，每次拌制泥浆时加料不够准确，会导致制备出的泥浆性能不稳定，影响实际施工时的使用。现有的传统拌制泥浆的方法一般是在一个搅拌桶内用搅拌机进行拌制，每个搅拌桶一次只能拌制1?2 m3泥浆，拌制速度慢。此外，传统的搅拌方法有搅拌死角，搅拌出的泥浆膨润土水化不够充分，导致浆液浓度不均，且泥浆中还有不少的颗粒物，需要静置一段时间充分水化后才能使用。泥浆中膨润土的膨胀性能是否充分发挥主要取决于搅拌充分程度，搅拌越充分则可大幅缩短泥浆静置等待膨胀的时间。若泥浆未伴制充分就压出去，由于膨润土未膨胀充分，一方面无法起到支撑作用，而不能形成泥浆套会使得摩阻力增大，另一方面，未充分膨胀的泥浆失水率较高，会造成泥浆的浪费。当遇上超大口径、超长距离顶管快速顶进时，减阻泥浆需求量会很大，传统的搅拌方法制备出的减阻泥浆质量和数量都无法满足要求，进而会影响施工进度。
[0004]白龙港顶管工程外径Φ 4640mm,为国内最大直径混凝土顶管，2.2标顶管工程单次顶进长度2039.82m，为同直径最长距离顶管。工程处于地下水埋藏较浅的软土地区，为使工程快速顺利的实施，必须使顶管顶进时减阻泥浆有较好的减阻效果且减阻泥浆用量满足工程预设的最大顶进速度条件下浆液需求量，故需要对该工程减阻泥浆配比和制备方法进行研究设计等，以期满足实际施工的需求。
【发明内容】
[0005]本发明是要解决现有的顶管减阻泥浆性能不够稳定，拌制速度慢，搅拌出的泥浆膨润土水化不够充分，浆液浓度不均，无法满足大口径长距离顶管快工程预设的最大顶进速度条件下浆液需求量的技术问题，而提供一种超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置及方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置，包括剪切泵、加料漏斗、输浆管、储浆箱、阀门，剪切泵、加料漏斗和储浆箱通过输浆管连接成一个单向循环系统，储浆箱与剪切泵之间的输浆管上设置阀门。
[0007]—种采用超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置的制浆方法，采用制浆装置时，先向储浆箱中灌注18m3水，打开输浆管上的阀门，开启剪切泵，减阻泥浆按水:钠基膨润土:纯碱:CMC=1000:100:6:2配比分别把钠基膨润土、纯碱和CMC投入加料漏斗，运行30分钟后关闭剪切泵，关闭阀门，储浆箱中即有20 m3减阻泥浆直接供工程实际使用。
[0008]所配制的减阻泥浆浆液比重1.05?1.08g/cm3,粘度20?24s，泥皮厚3?5_。
[0009]本发明的有益效果是:
(1)本发明配制的泥浆在高含水量的软土地区顶管工程中使用时减阻及支撑性能好，能形成良好的泥浆套和泥皮，进而能有效的隔断泥浆与地下水之间的联系，防止泥浆被地下水稀释和泥浆大量的渗透入土层中，减小泥浆用量。
[0010](2)本发明制备泥浆的方法可大幅提高膨润土颗粒的水化程度，增加膨润土颗粒与水接触的表面积，增大颗粒表面离子交换的频率，从而加快膨润土膨胀速度，缩短泥浆配置时间，相对于传统的搅拌桶搅拌式制备泥浆方法拌浆速度快数倍，能有效的满足长距离大口径混凝土顶管施工泥浆需求量大的问题，有效解决长距离大口径混凝土顶管减阻泥浆浆液拌制不好将直接影响施工进度的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的拌浆设备示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施实例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0013]如图1所示，本发明的高含水量软土地质条件超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置，包括剪切泵1，加料漏斗2，输浆管3，储浆箱4，阀门5，通过输浆管3把剪切泵1、加料漏斗2和储浆箱4连接成一个单向循环系统，储浆箱4和剪切泵1之间的输浆管3上设置阀门5。
[0014]减阻泥浆由水、钠基膨润土、纯碱、CMC (羧甲基纤维素钠)按一定的质量比配置而成，水:钠基膨润土:纯碱:CMC=1000:100:6:2，所配制的减阻泥浆浆液比重1.05?1.08g/cm3,粘度20?24s,泥皮厚3?5mm。
[0015]采用本发明的制浆装置制泥浆时，先向储浆箱4中灌注18m3水，输浆管3上的阀门打开，开启剪切泵1，按上述配比分别把钠基膨润土、纯碱和CMC投入加料漏斗2，运行30分钟后关闭剪切泵1，关闭阀门5，储浆箱4中即有20 m3左右减阻泥浆无需静置，可直接供工程实际使用。本发明配制的泥浆在高含水量的软土地区顶管工程中使用时减阻及支撑性能好，能形成良好的泥浆套和泥皮，进而能有效的隔断泥浆与地下水之间的联系，防止泥浆被地下水稀释和泥浆大量的渗透入土层中，减小泥浆用量。本发明制备泥浆的方法相对于传统的搅拌式制备泥浆方法拌浆速度快，能有效的满足长距离大口径混凝土顶管施工泥浆需求量大的问题，有效解决长距离大口径混凝土顶管减阻泥浆浆液拌制不好将直接影响施工进度的问题。
[0016]本发明应用实施实例:
工程采用Φ4640πιπι顶管施工，为国内最大直径混凝土顶管，且单次顶进长度2039.82m，为同直径最长距离顶管。顶管工程穿越的为地下水埋藏较浅的软土地区，顶管全程皆处于地下水位以下，顶管所处土层含水量高。
[0017]以水:钠基膨润土:纯碱:CMC=1000:100:6:2的配比采用本发明的制浆方法拌制泥浆，制备出的泥浆量满足工程以0.05m/min的快速顶进时的减阻泥浆用量要求。目前工程已顺利顶进完毕，由于顶管在地下施工，无法用肉眼观测泥浆套形成情况，故通过记录的顶力数据分析减阻效果及泥浆套形成情况。根据记录的顶力数据计算出该工程顶管顶进时的平均摩阻力0.5?0.8KN/m2 (最小值0.3KN/m2)，仅为规范规程规定的施加减阻泥浆后的平均摩阻力1/4?1/3，其减阻效果和泥浆套形成情况都较良好。应用本发明的减阻泥浆配比和制浆方法，节省了减阻泥浆材料用量，在减小顶管顶进摩阻力的同时，也增大了顶进速度，提高了施工效率，节省了工期节约了施工成本。
【权利要求】
1.一种超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置，包括剪切泵(1)、加料漏斗(2)、输浆管(3)、储浆箱(4)、阀门(5)、其特征在于:所述剪切泵(1)、加料漏斗(2)和储浆箱(4)通过输浆管(3)连接成一个单向循环系统，储浆箱(4)与剪切泵(1)之间的输浆管(3)上设置阀门(5)。
2.一种采用权利要求1所述的超长距离超大口径混凝土顶管减阻泥浆的制浆装置的制浆方法，其特征在于:采用所述制浆装置时，先向储浆箱(4)中灌注18m3水，打开输浆管(3)上的阀门(5)，开启剪切泵(1)，减阻泥浆按水:钠基膨润土:纯碱:CMC=1000:100:6:2，配比分别把钠基膨润土、纯碱和CMC投入加料漏斗(2)，运行30分钟后关闭剪切泵(1)，关闭阀门(5)，储浆箱(4)中即有20 m3减阻泥浆直接供工程实际使用。
3.根据权利要求2所述的制浆方法，其特征在于:所配制的减阻泥浆浆液比重1.05?.1.08g/cm3，粘度20?24s，泥皮厚3?5mm。
【文档编号】B28C5/08GK103640088SQ201310681499
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】罗云峰, 李耀良, 袁芬, 张海峰, 徐玉夏 申请人:上海市基础工程集团有限公司