專利名稱：密封堵漏材料及其在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中的應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道工程用泥水漿液材料，特別涉及一種新型的密封
堵漏材料及其在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中的應(yīng)用方法。 扭旦肚士
在隧道工程施工中，盾構(gòu)的進(jìn)出洞工序是盾構(gòu)法建造隧道的關(guān)鍵工序， 該工序施工的優(yōu)劣將直接影響建成后隧道或管道的軸線質(zhì)量、進(jìn)出洞口處 環(huán)境保護(hù)的成效甚至影響到工程施工的成敗。盾構(gòu)的進(jìn)出洞技術(shù)必須根據(jù) 工程所處的水文地質(zhì)、環(huán)境條件和環(huán)境保護(hù)要求的等級而制定，對于泥水 平衡盾構(gòu)的進(jìn)出洞段而言，洞口建筑空隙的密封是個關(guān)鍵問題，如不妥善 解決，將會引起洞口滲漏、地表下沉，而產(chǎn)生不可設(shè)想的后果。盾構(gòu)在進(jìn) 出洞過程中，洞口與盾構(gòu)殼體將形成環(huán)形的建筑空隙。為防止進(jìn)出洞時泥 水從洞門外通過此建筑空隙大量竄入井內(nèi)而影響工作井和盾構(gòu)內(nèi)的施工， 必須在洞口處設(shè)置性能良好的密封止水裝置，確保初始泥水平衡的正確建 立和施工安全。
目前，盾構(gòu)進(jìn)出洞間隙密封通常采用的方法是單向鉸鏈板加"簾布橡 膠板"的技術(shù)，前提是施工中必須保證"簾布橡膠板"不向井內(nèi)翻出。"簾布 橡膠板"是盾構(gòu)機(jī)或頂管機(jī)在始發(fā)或結(jié)束推進(jìn)時使用的一種臨時止水止土 密封裝置，其形狀根據(jù)掘進(jìn)設(shè)備外形來決定，有圓形、方形和矩形，該裝 置安裝在洞門圈內(nèi)，它的構(gòu)造由鋼套環(huán)、環(huán)肋擋板、鉸鏈扇形板、簾布橡 膠板(橡膠大法蘭板)、壓板等組成，并設(shè)有若干根注漿管，其功能為當(dāng) 洞門封堵墻鑿除后，盾構(gòu)機(jī)破土切削開始推進(jìn)，切削下來的渣土或泥漿(送入土倉，泥漿和渣土混合)在掘進(jìn)機(jī)殼體外部能被該密封裝置有效地阻擋 而避免外流或外溢，從而將土倉內(nèi)土壓或泥水壓力保持在設(shè)定的壓力值之 內(nèi)，以防止正面土體坍塌和地面沉降。上述方法是依靠"簾布橡膠板"的 緊固及單向鉸接板的保護(hù)來防止洞外土體向井內(nèi)流失，但這無法徹底阻止
帶壓泥水的滲漏，從而導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)切口的壓力平衡難以建立。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，專利號為200520048061的中國專利 "一種盾構(gòu)隧道的進(jìn)洞防水裝置"具體涉及了一種用于盾構(gòu)隧道的進(jìn)洞防 水裝置，該裝置在井圈進(jìn)口處設(shè)置橡膠板，并通過氣囊和彈簧鋼板對之進(jìn) 行壓合，以滿足盾構(gòu)進(jìn)洞時的密封要求，當(dāng)盾構(gòu)進(jìn)洞時，氣囊充氣膨脹， 將橡膠板緊密包裹于盾構(gòu)或襯砌外表面，使盾構(gòu)與井圈之間間隙處具有很 好的水密性，提高盾構(gòu)進(jìn)洞的安全系數(shù)。又，專利號為200520048063的中 國專利"一種大直徑盾構(gòu)隧道出洞防水裝置"公開了一種用于盾構(gòu)隧道出 洞處的大直徑盾構(gòu)隧道出洞防水裝置，該裝置包括井圈，井圈上固定設(shè)置 有垂直面鋼板和水平面鋼板，垂直面鋼板處固定有防水橡膠板，在水平面 鋼板上至少固定連接有二個鋼絲刷，在鋼絲刷之間的水平面鋼板上預(yù)埋設(shè) 置有油脂加注管。然而以上專利均從結(jié)構(gòu)方面入手，試圖改進(jìn)密封裝置以 達(dá)到防滲漏的目的，但是一旦密封裝置失效而發(fā)生滲漏，則上述專利就無 法解決問題，因此單一的密封裝置仍然難以避免滲漏情況的發(fā)生。
目前在密封裝置失效條件下一般采取的措施是，當(dāng)洞口發(fā)生滲漏而較 難封住時采用埋管弓1流封堵，由引流管壓入普通注漿漿液以完成洞門間隙 的封堵，但是采用這種方法仍然存在有如下缺點由于普通注漿漿液在泥 水中易被稀釋，致使其封堵能力大為下降，并且該漿液的初凝需要一定時 間，因此該方法見效較慢，從而容易導(dǎo)致地面沉降、變形較大等不良后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞封堵用注漿槳液 的缺點，提供一種封堵能力強、堵漏見效快的密封堵漏材料，其能夠在盾 構(gòu)進(jìn)出洞時針對各類土層的不同大小的孔隙進(jìn)行堵漏。本發(fā)明還提供一種 所述密封堵漏材料在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中的應(yīng)用方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下
一種密封堵漏材料，其組分重量配比為造漿劑1.5 3.0%，堵漏劑
0.5 1.0%，建筑惰性物質(zhì)1.0 2.0%，余量為水。
本發(fā)明所述密封堵漏材料中的建筑惰性物質(zhì)為顆粒狀，其由不同級大 小顆?；旌?，該建筑惰性物質(zhì)含有云母、蛭石、果殼、石棉、橡膠顆粒和 鋸木屑其中的一種或幾種的組合。
一種在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中應(yīng)用所述密封堵漏材料的施工方法，其特征
在于所述施工方法采用本發(fā)明所述密封堵漏材料進(jìn)行封堵盾構(gòu)進(jìn)出洞圈 與盾構(gòu)間的滲漏，其操作歩驟如下
(1) 在洞門圈處安裝密封止水裝置；
(2) 設(shè)置壓注漿孔和應(yīng)急注漿孔；
(3) 盾構(gòu)推進(jìn)過程中發(fā)生滲漏時，利用該密封堵漏材料通過壓注槳孔
和應(yīng)急注漿孔壓入或灌入洞圈內(nèi)以完成對滲漏點的堵漏。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明在現(xiàn)有泥水盾構(gòu)進(jìn)出洞密封裝置的基礎(chǔ)上， 針對由于密封裝置的原因發(fā)生滲漏的突發(fā)情況，在泥水循環(huán)系統(tǒng)中添加本 專利所述的密封堵漏材料進(jìn)行封堵。該密封堵漏材料成分中的造漿劑是含 有聚丙稀酸鹽類等高分子化合物的初始造漿材料，其能夠在地層中很快凝
固，形成布滿整個泥水體系空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的框架；該密封堵漏材料成分中
的建筑惰性物質(zhì)和堵漏劑均含有不同大小顆粒的云母、蛭石、果殼、石棉、 橡膠顆粒和鋸末，因而其可以滲入土層中不同大小的孔隙中，及時起到封堵作用；此外，由于該建筑惰性物質(zhì)為顆粒狀，其具有較廣的粒級分布， 所以本發(fā)明所述密封堵漏材料可以通過混合不同顆粒級的建筑惰性物質(zhì)， 來適應(yīng)具有不同大小孔隙的各類地層，如粘土層、砂土層等。
總之，本發(fā)明具有堵漏見效快、封堵能力強和適應(yīng)范圍廣的優(yōu)點，其 能夠用于各類土層中盾構(gòu)進(jìn)出洞施工時對洞圈與盾構(gòu)之間空隙的密封堵 漏。


圖1是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
某隧道工程采用小14.87m氣囊式泥水平衡盾構(gòu)進(jìn)行施工。隧道長1270 米，襯砌采用單層襯砌，為通用環(huán)楔形管片，其外徑14.5m、內(nèi)徑13.3米、 環(huán)寬2米。隧道平面軸線略呈反"S"型，最小曲率半徑為1000m，豎向軸 線呈"V"型，進(jìn)出洞段最大坡度均為4.5%，隧道最淺覆土8.6米。
該工程在施工中采用本發(fā)明所述密封堵漏材料進(jìn)行封堵盾構(gòu)進(jìn)出洞圈 與盾構(gòu)間的滲漏。所述密封堵漏材料的組分重量配比為造漿劑1.5 3.0 %，堵漏劑0.5 1.0%，建筑惰性物質(zhì)1.0 2.0%，余量為水。所述密封堵 漏材料中的建筑惰性物質(zhì)是指用于建筑工程中的一種物化特性比較穩(wěn)定、 與其它物質(zhì)不易發(fā)生反應(yīng)的添加材料，其為顆粒狀，由不同級大小顆粒混 合而成，具有較廣的粒級分布，該建筑惰性物質(zhì)含有云母、蛭石、果殼、 石棉、橡膠顆粒和鋸木屑其中的一種或者其中幾種的組合，其在密封堵漏 中起到填充孔隙及提高護(hù)壁穩(wěn)定性的作用。所述密封堵漏材料中的造漿劑 和堵漏劑是由市場上采購的現(xiàn)成系列產(chǎn)品，為專用于建筑材料的添加劑， 其由中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司下屬任丘市超宇石油助燃劑有限公司生產(chǎn)，產(chǎn)品商標(biāo)為華隧牌(HS)。所述造漿劑由高分子量的 聚丙稀酸鹽類、聚丙稀腈鹽類、纖維類鹽類、抗鈣劑、增效添加劑等組成， 是形成布滿整個泥水體系的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)框架的初始造漿材料，其能夠在 地層中很快凝固，可起到增稠、絮凝和改善流變性的作用。所述堵漏劑也 含有不同顆粒級配的原植物纖維和惰性物質(zhì)，可封堵土層中的不同大小的 孔隙，起到防止地面冒漿和開挖面土層跨塌的作用。
所述密封堵漏材料的幾種實施例的不同組分重量配比如下
實施例一
造漿劑1.5%，堵漏劑1.0。％，建筑惰性物質(zhì)(含有云母、果殼、橡膠 顆粒和鋸木屑)1.5%，余量為水。
造漿劑3.0%，堵漏劑0.5%，建筑惰性物質(zhì)(含有蛭石、石棉和鋸木 屑)2.0%，余量為水。
實施例三
造漿劑2.3%，堵漏劑0.8。％，建筑惰性物質(zhì)(含有果殼)1.0%,余量 為水。
上述某隧道工程在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中應(yīng)用所述密封堵漏材料進(jìn)行施工
的具體步驟如下
(一)在洞門圈處安裝密封止水裝置
為防止盾構(gòu)進(jìn)出洞時泥水通過洞口與盾構(gòu)殼體之間的建筑空隙從洞門 外竄入井內(nèi)，首先在洞門圈處設(shè)置密封止水裝置。該密封止水裝置第一道 采用的是環(huán)形鋼板，第二道止水裝置采用的是簾布橡膠板結(jié)合較薄的彈簧 鋼板。由于盾構(gòu)存在以一定的坡度，所以環(huán)形鋼板在內(nèi)襯預(yù)埋鋼板上的位 置可以調(diào)整，但始終保持與盾構(gòu)相互垂直。該密封止水裝置能夠阻擋絕大部分盾構(gòu)機(jī)切削下來的渣土泥漿外流或外溢，從而將土倉內(nèi)土壓或泥水壓 力保持在設(shè)定的壓力值之內(nèi)，以防止正面土體坍塌和地面沉降。
(二) 設(shè)置壓注漿孔和應(yīng)急注漿孔； 為保證盾構(gòu)進(jìn)出洞后洞圈處的止水效果，在箱體上兩道簾布橡膠板之
間沿外圈均勻布置12只(每30°設(shè)1只)直徑為1〃的壓注漿孔，以加強箱 體密封效果；另外在洞圈上預(yù)埋應(yīng)急注漿孔，沿洞圈外上部的260。范圍內(nèi)， 均勻布置14只直徑為r的應(yīng)急注漿孔(每20°設(shè)1只)，在密封止水裝 置效果不好時應(yīng)急使用。
(三) 盾構(gòu)推進(jìn)過程中發(fā)生滲漏時，在泥水循環(huán)系統(tǒng)中逐漸加入所述 密封堵漏材料來調(diào)整泥水，該密封堵漏材料的組分重量配比為造漿劑(型 號HS-1) 2.0%，堵漏劑(型號HS-2) 0.5%,鋸木屑1.2%，余量為水。
在盾構(gòu)進(jìn)出洞段的施工過程中，孔隙主要產(chǎn)生在以下的幾個方面
① 洞門圈周圍的螺栓處；
② 盾構(gòu)機(jī)殼體的不平整或焊逢引起的與簾布橡膠板之間的孔隙； (D盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入簾布橡膠板時造成簾布橡膠板破壞而產(chǎn)生的孔隙。 當(dāng)以上三種情形之一或者三者同時發(fā)生時，該密封堵漏材料通過壓注
漿孔和應(yīng)急注漿孔滲入地層孔隙。請參閱圖1本發(fā)明的工作原理圖，首先 堵漏劑2和建筑惰性物質(zhì)1中較大的顆粒在地層5中大的孔隙4處被阻擋 而停留下來，繼而中小顆粒滲進(jìn)細(xì)小的孔隙4，形成封堵結(jié)構(gòu)；隨著盾構(gòu)的
掘進(jìn)，原狀土中的泥土量增加，膠體顆粒也隨之增加，泥水的密度、粘度
自然也上升，由于堵漏材料的加入，造漿劑3中的高分子材料能很快地在 封堵結(jié)構(gòu)表面形成致密的泥膜，填充孔隙空間，從而及時阻止?jié)B漏，達(dá)到 堵漏的效果。
本工程中采用了本發(fā)明所述密封堵漏材料進(jìn)行封堵后，滲漏現(xiàn)象大為減少，個別滲漏點在加注所述密封堵漏材料后起到了立竿見影的效果，滲 漏點的堵漏效果得到明顯改善，據(jù)統(tǒng)計，泥水總漏失量約占總流量比例 1.5%。
本發(fā)明所述密封堵漏材料可以根據(jù)盾構(gòu)施工的地質(zhì)條件，調(diào)整各組分 的比例和顆粒級配，以適應(yīng)具有不同孔隙的不同地層，因此本發(fā)明適應(yīng)范 圍廣，具有在不同土層、不同孔隙條件下較強的封堵能力，在粘土層中有 較強的結(jié)構(gòu)力和抑制分散能力，在砂土層中有較強的結(jié)構(gòu)力和增粘的效果。
總之，本發(fā)明所述密封堵漏材料具有堵漏見效快、封堵能力強和適應(yīng) 范圍廣的優(yōu)點，其施工簡單、效果明顯，不僅堵漏而且防漏，同時能夠減 小盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響，適用于各類土層中盾構(gòu)進(jìn)出洞施工時的密
封堵漏，尤其適用于大型泥水盾構(gòu)的隧道施工，特別在直徑大于14m的超 大直徑盾構(gòu)施工中洞門堵漏的效果尤為顯著。
權(quán)利要求
1、一種密封堵漏材料，其特征在于該材料的組分重量配比為造漿劑1.5～3.0％，堵漏劑0.5～1.0％，建筑惰性物質(zhì)1.0～2.0％，余量為水。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封堵漏材料，其特征在于所述建筑惰 性物質(zhì)為顆粒狀，其由不同級大小顆?；旌?。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封堵漏材料，其特征在于所述建筑惰性物質(zhì)含有云母、蛭石、果殼、石棉、橡膠顆粒和鋸木屑其中的一種或幾 種的組合。
4、 一種在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中應(yīng)用權(quán)利要求1、 2或3所述密封堵漏材 料的施工方法，其特征在于所述施工方法采用權(quán)利要求1、 2或3所述密封堵漏材料進(jìn)行封堵盾構(gòu)進(jìn)出洞圈與盾構(gòu)間的滲漏，其操作歩驟如下(1) 在洞門圈處安裝密封止水裝置；(2) 設(shè)置壓注槳孔和應(yīng)急注漿孔；(3) 盾構(gòu)推進(jìn)過程中發(fā)生滲漏時，利用該密封堵漏材料通過壓注漿 孔和應(yīng)急注漿孔壓入或灌入洞圈內(nèi)以完成對滲漏點的堵漏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種密封堵漏材料，其組分重量配比為造漿劑1.5～3.0％，堵漏劑0.5～1.0％，建筑惰性物質(zhì)1.0～2.0％，余量為水；該建筑惰性物質(zhì)為顆粒狀，由不同級大小顆?；旌?，其含有云母、蛭石、果殼、石棉、橡膠顆粒和鋸木屑其中的一種或幾種的組合；本發(fā)明還公開了一種在盾構(gòu)進(jìn)出洞施工中應(yīng)用所述密封堵漏材料進(jìn)行封堵的施工方法，其操作步驟為(1)在洞門圈處安裝密封裝置；(2)設(shè)置壓注漿孔和應(yīng)急注漿孔；(3)盾構(gòu)推進(jìn)過程中發(fā)生滲漏時，在泥水循環(huán)系統(tǒng)中逐漸加入所述密封堵漏材料并通過壓注漿孔和應(yīng)急注漿孔滲入地層孔隙以完成堵漏。本發(fā)明具有堵漏見效快、封堵能力強和適應(yīng)范圍廣的優(yōu)點，能夠用于各類土層中盾構(gòu)進(jìn)出洞施工時的密封堵漏。
文檔編號E21D11/38GK101434476SQ20081020466
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者丁志誠, 任道真, 何國軍, 戴仕敏, 李章林, 蘇鳳國, 鄭宜楓, 黃德中 申請人:上海隧道工程股份有限公司