一种用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆及其使用方法与流程

本发明属于隧道工程，具体涉及一种用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆及其使用方法。

背景技术：

1、盾构机掘进过程中，围岩与护盾之间存在一个较小的间隙，当围岩的收敛变形量过大时，便会挤压护盾而产生摩阻力。当摩阻力大于tbm的最大推进力时，就会引发卡机的风险。对于深部高地应力岩体，围岩的时效变形明显，卡机事故频发。

2、申请号为：202310188249.9的专利申请公开了一种长距离顶管减阻泥浆及其制备方法和应用，减阻泥浆按重量百分数计，由如下组分组成：膨润土4％-8％、稳定剂0.1％-0.5％、聚丙烯酸钠0.05％-0.3％、余量为水。本发明的减阻泥浆通过对膨润土、稳定剂、聚丙烯酸钠和水用量进行合理的配制，使得到的减阻泥浆在具有高粘度的同时，还具有很好的流动性和分散性，并且失水量较小，综合性能优。

3、申请号为：202410968658.5的专利申请公开了一种泥水平衡沉井顶管施工方法，涉及沉井法施工技术领域，其步骤方法如下：s1：安装掘进设备；s2：掘进机顶进；s3：顶管进入土层；s4：注浆加固；在顶管施工中，膨润土的作用是减阻泥浆的运用是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管节上的注浆孔，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力，该方法适用的土质范围比较广，同时可有效地保持挖掘面的稳定。

4、申请号为：202310412241.6的专利申请公开了阵列式矩形隧道结构及形成地下空间互联互通的施工方法。涉及地下工程技术领域。包括至少两列隧道组，每列隧道组包括至少两层隧道，每列隧道组中的上层为矩形管节a，下层为矩形管节b，所述矩形管节b的顶部设有若干导轨，所述导轨与矩形管节b中的预埋件连接，所述导轨用于矩形管节a顶进实施过程中的导向；每段隧道包括依次连接的若干矩形管节，所述矩形管节为预制成型的钢筋混凝土结构，所述矩形管节上预留若干注浆孔，通过所述注浆孔向矩形管节外压注减阻泥浆或固化浆液。本发明的方法环境友好，在施工手段上有效解决了机械代替人工作业、施工安全等问题。

5、现有技术中，盾构机掘进过程中，围岩与护盾之间存在一个较小的间隙，当围岩的收敛变形量过大时，便会挤压护盾而产生摩阻力。当摩阻力大于tbm的最大推进力时，就会引发卡机的风险。对于深部高地应力岩体，围岩的时效变形明显，卡机事故频发。

技术实现思路

1、基于上述技术背景，本发明的主要目的在于提供一种用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆及其使用方法，以克服现有技术中的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明第一方面在于提供一种用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆，所述用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆包括以下重量份数的原料：

4、膨润土 70～90重量份；

5、无水na2co3 1～5重量份；

6、水 900～950重量份。

7、优选地，所述用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆包括以下重量份数的原料：

8、膨润土 80重量份；

9、无水na2co3 3重量份；

10、水 920重量份。

11、优选地，所述用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆还包括润滑剂，所述润滑剂的添加量为用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆总重量的0.1～0.3％。

12、更优选地，所述润滑剂选自羧甲基纤维素、纯碱中的一种或几种。

13、优选地，所述用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆还包括纳米材料，所述纳米材料的添加量为用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆总重量的1～3％。

14、更优选地，所述纳米材料选自纳米二氧化硅或纳米黏土中的一种或两种。

15、本发明第二方面在于提供一种本发明第一方面所述用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

16、步骤1、将称取的膨润土、碳酸钠、水混合，搅拌反应，然后静置膨化，得到减阻泥浆；

17、步骤2、在盾构机推进过程中，向盾壳外部加注减阻泥浆，管片脱离盾尾时，进行二次补浆，每隔两环再次进行补浆。

18、步骤1中，

19、优选地，将称取的膨润土、碳酸钠、水混合，于常温下搅拌反应0.5～1h，搅拌反应后，静置膨化1～3h；

20、向静置膨化后的泥浆中添加润滑剂和纳米材料，混合均匀，得到减阻泥浆。

21、步骤2中，

22、优选地，每次的补浆量为理论补浆量的130％～180％，理论补浆量按照式(1)进行计算：

23、v＝π× (d12－d22)/4×l          式(1)；

24、式(1)中：d1-刀盘外径；d2-管片外径，l-每环掘进长度。

25、优选地，加注减阻泥浆和补浆的压力按照式(2)和式(3)进行计算：

26、

27、σz＝γh＝γ1h1+γ2h2+γ3h3式(3)。

28、式(2)和式(3)中：γ：土重度，即单位土体所受重力；h：土层厚度；φ：内摩擦角；σ：压力。

29、本发明所具有的有益效果：缺少权1对应的有益效果

30、(1)本发明以膨润土、无水na2co3和水作为基础泥浆，同时添加一定量的润滑剂和纳米材料制成减阻泥浆，润滑剂可改善并提高减阻泥浆的润滑性，降低盾构机壳与土体间的摩擦系数；纳米材料能够填充泥浆中的微小孔隙，提高泥浆的致密性和粘度稳定性，从而延长润滑层的使用寿命和减阻性能。

31、(2)本发明所述减阻泥浆的使用方法，通过实时监测盾构机壳与土体间的受力情况，并根据土压力的变化动态调整泥浆的注浆量和注浆压力，通过在盾构施工时采取向盾壳外部加注高浓度高粘度的减阻泥浆，在盾构机壳和土体之间形成一层薄膜，以达到壳体与土体之间始终保持润滑状态，这样不仅能够确保润滑层的有效性，还能避免泥浆的浪费，可有效减小盾构机壳和周围土体的摩擦力，减小盾构机壳对土体的扰动，减小后期土体的固结沉降。

技术特征：

1.一种用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆，其特征在于，所述用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆包括以下重量份数的原料：

2.根据权利要求1所述的用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆，其特征在于，所述用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆包括以下重量份数的原料：

3.根据权利要求1所述的用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆，其特征在于，

7.一种权利要求1至6之一所述的用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，步骤1中，

9.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，步骤2中，

10.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，步骤2中，

技术总结
本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种用于叠落隧道施工的盾构机减阻泥浆及其使用方法。本发明所述减阻泥浆以膨润土、无水Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;和水为主要原料，通过在泥浆中添加一定量的润滑剂和纳米材料制成减阻泥浆，通过实时监测盾构机壳与土体间的受力情况，并根据土压力的变化动态调整减阻泥浆的注浆量和注浆压力，可以减小盾构机壳和周围土体的摩擦力、减小盾构机壳对土体的扰动、减小后期土体的固结沉降，为叠落隧道施工提供了材料和方法。

技术研发人员：林雪冰,林向阳,郑仔弟,刘安伟,刘博,刘欣然,谢桂馨,叶志俊,李华强,江崇洗,李明建,李德洋,赵春光,赵一,刘铭洋,李宇盟,刘学彦,曹守勇
受保护的技术使用者：北京市市政四建设工程有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/18