一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料.pdf

本发明涉及一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料，该材料由I液与II液混合而成，其中I液为基础液，包括下述组分占的重量百分比为：黏土矿物20~50%，增稠剂为0.01%~0.5%，改性剂0.1~5.0%，余量为水；II液为辅助液，包括下述组分占的重量百分比为：强塑剂10~30%，防水剂1~8%，稳定剂为1~5%，余量为水。本克泥效材料的使用方法为：在盾构机掘进的同时，采用I和II两液，混合后从前体肩部的径向注浆孔注入的方式，向盾体与地层的空隙注入特殊的高强度塑性材料，边掘进边填充空隙。本发明操作简单、永不凝固，粘度可调、具备很强的抗水稀释能力，且有一定承载能力的特性，起到支撑上方土体结构稳定，可以有效控制盾构机通过时上方土体和结构的下沉量，进而提高施工安全性。

1.一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料，其特征在于：该材料由I液与II液混
合而成，其中I液为基础液，包括下述组分占的重量百分比为：黏土矿物20~50%、增粘剂为
0.01%~0.5%、改性剂0.1~5.0%，余量为水；II液为辅助液，包括下述组分占的重量百分比为：
强塑剂5~15%、防水剂1~8%、稳定剂为1~5%，余量为水；I液与II液的体积比为25~100:1。
2.根据权利要求1所述的克泥效材料，其特征在于：所述黏土矿物为钙基膨润土、钠基
膨润土、高岭土、硅藻土和海泡石粉中的一种或数种混合。
3.根据权利要求1所述的克泥效材料，其特征在于：所述增粘剂为阴离子聚丙烯酰胺、
阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、黄原胶、瓜尔胶、卡拉胶一种或数种
混合。
4.根据权利要求1所述的克泥效材料，其特征在于：所述的改性剂为氯化钠、氯化钙、硫
酸钠、碳酸钠、柠檬酸、碳酸钙、硝酸钙中的一种或数种混合。
5.根据权利要求1所述的克泥效材料，其特征在于：所述的强塑剂为硅酸钠、硅酸钾、硅
酸钙、九水偏硅酸钠中的一种或数种混合。

一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料

技术领域

本发明涉及一种盾构施工用材料，尤其是控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料。

背景技术

近年来我国的城市轨道交通得到了快速发展，在一些特大城市，轨道交通建设更
是取得了举世瞩目的进展，这些城市的轨道交通都进入了网络化建设的时代，不可避免的
带来新建隧道与已建隧道之间相互平行、重叠、交叉穿越等复杂的施工情况。

盾构技术在隧道施工中应用广泛，但盾构施工不可避免地会产生地层变形，即使
是采用很先进的盾构法也不例外，沉降量大时会造成地面塌陷，建筑物倒塌、已建隧道破
坏、地下管线破裂等事故。现有的同步注浆法也存在一定的局限性，即同步浆液的注入点在
盾尾后方，无法及时填充盾体与土体之间的间隙，无法抑制盾体周边土体变形。在变形指标
需严格控制的地层中施工时(例如，盾构机近距离下穿运营的地铁线路)，如何控制盾体上
方的土体沉降成为工程中亟待解决的问题。

我国正处于城市地铁等地下工程建设迅猛发展的重要时期，尤其是近几年来，北
京、上海、广州和南京等城市地铁隧道建设中几乎全部采用了盾构法施工，且除少数特殊标
段使用泥水式盾构外，其它盾构类型绝大部分都采用了复合型的土压平衡式盾构。土压平
衡式盾构方法不但造价较为便宜，而且可采取向压力舱内注入添加材料调节压力舱内土体
性质方法，以适用于多地质条件，因此在我国的各种工程中得到了广泛的应用，成为我国盾
构隧道技术的主流，从而也使得土压平衡盾构用添加剂的市场需求量很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料，可填充盾构
机和地层间隙，起到支撑上方土体结构稳定，能够有效控制盾构机通过时上方土体和结构
的下沉量。

实现本发明目的的具体技术方案是：

本发明提供一种用于控制盾构掘进土体沉降的克泥效材料，由I液和II液混合而成，其
中I液为基础液，包括下述组分占的重量百分比为：黏土矿物20~50%，增粘剂为0.01%~0.5%，
改性剂0.1~5.0%，余量为水；II液为辅助液，包括下述组分占的重量百分比为：强塑剂10~
30%，防水剂1~8%，稳定剂为1~5%，余量为水；I液与II液的体积比为25~100:1。

所述黏土矿物为钙基膨润土、钠基膨润土、高岭土、硅藻土和海泡石粉中的一种或
几种混合。

所述增粘剂为阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、羧甲基
纤维素、黄原胶、瓜尔胶、卡拉胶等一种或几种混合。

所述的改性剂为氯化钠、氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、柠檬酸、碳酸钙、硝酸钙等一种
或几种的混合。

所述的强塑剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、九水偏硅酸钠一种或多种硅酸盐的混
合。

所述的防水剂为高级脂肪酸防水剂、混凝土防水剂、有机硅防水剂中的一种或者
多种混合。

所述的稳定剂为阻锈剂、防冻剂、缓凝剂中的一种或者多种组合。

本发明提供的克泥效材料是用于辅助盾构隧道施工，通过向盾体与地层的空隙注
入特殊的高强度塑性材料，边掘进边填充空隙。而且不会因材料凝固而卡住盾体，还能有效
填充掘进产生的空隙，起到支撑上方土体结构稳定。注入克泥效后，还能有效减少盾体的磨
损，减少盾构机与土体的摩擦力。在喷涌较强的地层，刀盘前方注入本产品，能有效形成一
道防渗透层，阻止地下水进入土舱，能有效解决喷涌难题。

本发明具有以下优点：

1）使用操作简单，只需按比例与水混合均匀后就能直接泵送至盾体外周；

2）黏度可调，可根据需要及时调整黏性，不会从注入点快速流到刀盘前或尾盾后。

3）具备很强的抗稀释能力，地下水对本产品没有影响，适应能力强，注入后不会被
地下水冲散。

4）内聚力强，一旦注入后，能有效填充地层间的空隙，起到承载作用。

5）永不固化，不会抱死盾体。

6．防渗透能力强，可有有效阻止地下水侵入盾构机内部。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

I液各原料组分的重量百分比为：

钠基膨润土 50.0%

阴离子聚丙烯酰胺 0.1%

氯化钠 2.5%

碳酸钠 0.5%

余量为水

II液各原料组分的重量百分比为：

硅酸钾 12%

高级脂肪酸防水剂 3%

稳定剂 1%

余量为水

按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中，搅拌均匀后，按照体积比100︰1的比
例混合搅拌后即可得到粘稠状实施例1的克泥效材料。

实施例2

I液各原料组分的重量百分比为：

钠基膨润土 20.0%

羧甲基纤维素 0.2%

氯化钠 2.5%

柠檬酸 0.5%

余量为水

II液各原料组分的重量百分比为：

硅酸钠 10%

高级脂肪酸防水剂 3%

稳定剂 1%

余量为水

按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中，搅拌均匀后，按照体积比50︰1的比例
混合搅拌后即可得到粘稠状实施例2的克泥效材料。

实施例3

I液各原料组分的重量百分比为：

钠基膨润土 20.0%

阳离子聚丙烯酰胺 0.1%

柠檬酸 3.5%

碳酸钠 0.5%

余量为水

II液各原料组分的重量百分比为：

硅酸钠 10%

高级脂肪酸防水剂 3%

稳定剂 1%

余量为水

按照I液和II液的重量百分比将各组分加入水中，搅拌均匀后，按照体积比25︰1的比例
混合搅拌后即可得到粘稠状实施例3的克泥效材料。

上述的实施例中克泥效粘稠，取500mL样品采用NDJ-8S数字是粘度计测得的粘度
数据见表1所示：

表1 3个实施例中克泥效的粘度

从表中可以看出，上述三个实施例制得的克泥效材料具有非常高的粘度，可有效支撑
盾体上方土体。