一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系及制备方法技术

本发明专利技术提供一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，由以下质量份原料制备，水100份、分散成膜剂5～6份、降滤失剂1～2份、提粘剂0.2～0.4份、封堵剂0.4～0.6份、减磨解泥包剂0.2～0.4份、选择性絮凝剂0.02～0.03份。本发明专利技术的有益效果：具有独特的“润滑减磨性”，起到保护盾构刀头和提高进尺效率的作用，能形成致密的泥膜，降低滤失量，平衡土压，从而增强井壁稳定性，能降低黏附系数，防止盾构刀头泥包；有良好的流变性、降滤失性能和润滑性，能够满足盾构泥浆钻进的要求，且具有环保和低成本的优点。

A Slurry System for Shield Tunnel with Extra Large Diameter and Its Preparation Method

The invention provides a shield tunneling mud system suitable for large diameter tunnels, which is prepared from 100 parts of water, 5-6 parts of dispersing film-forming agent, 1-2 parts of filtrate-reducing agent, 0.2-0.4 parts of adhesive, 0.4-0.6 parts of plugging agent, 0.2-0.4 parts of friction-reducing mud-releasing agent and 0.02-0.03 parts of selective flocculant. The invention has the beneficial effects of unique lubrication and wear reduction, which protects the shield cutter head and improves the footage efficiency. It can form a compact mud film, reduce the filtrate loss and balance the earth pressure, thereby enhancing the borehole wall stability, reducing the adhesion coefficient and preventing the shield cutter head mud package. It has good rheological property, filtrate loss reduction performance and lubricity, and can meet the requirements of shield mud drilling. It has the advantages of environmental protection and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系及制备方法
本专利技术涉及隧道盾构泥浆
，尤其涉及一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系的制备方法。
技术介绍
大直径隧道采用大直径泥水平衡盾构，隧道全线遇到的地层复杂多样，上软下硬复合地层、硬度高达40MPa的中等胶结砾岩、全断面砂性地层、粉细砂、中粗砂及泥岩和砾岩等岩层。由于地质条件复杂，切削下来粉细砂钻屑及泥岩对盾构刀具造成严重磨损和破坏，同时强风化泥质胶结粘土层黏结刀盘，给盾构掘进造成巨大阻力，隧道井壁稳定性等，都是当前穿越长江隧道施工遇到的世界级难题。因此，从提高掘进开挖过程中的技术经济性来看，通过添加泥浆助剂，优化泥浆配方的方式，进一步保障盾构的施工安全和施工进度。对于盾构施工过程而言，由于地质条件复杂，切削下来粉细砂钻屑及泥岩对盾构刀具造成严重磨损和破坏，频繁更换刀头导致工期延误降低施工进度，因此盾构泥浆应满足一定的盾构刀头减磨损要求。由于切削下来的强风化泥质胶结黏土层粘结刀盘，进尺困难，导致更换刀头清理泥包，使施工暂停，因此盾构泥浆应能防止刀头泥包。在掘进开挖过程中，如果泥浆滤失量过大，会造成浆材损失量过大，施工成本上升，土压难以平衡，因此盾构泥浆应能形成致密的泥膜，降低滤失量，减少浆材损耗，平衡土压，这就对盾构泥浆提出了更高的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系。本专利技术的实施例提供一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，由以下质量份原料制备，水100份、分散成膜剂5～6份、降滤失剂1～2份、提粘剂0.2～0.4份、封堵剂0.4～0.6份、减磨解泥包剂0.2～0.4份、选择性絮凝剂0.02～0.03份。进一步地，所述分散成膜剂为钠基膨润土，分散成膜剂可以分散在泥浆中，提高泥浆的黏度，在水压作用下嵌入开挖面，在开挖面上形成致密的泥膜，降低滤失量，平衡土压，起到增强井壁稳定的作用。进一步地，所述降滤失剂为低黏羧甲基纤维素钠，能吸附在黏土表面形成吸附层，以阻止黏土颗粒絮凝变大，能把在钻井液循环搅拌下所拆散的细颗粒通过吸附作用稳定下来，不再粘结成大颗粒。这样增加了细颗粒的比例，有利于形成致密泥饼，从而起到降滤失效果。进一步地，所述提粘剂为XC黄原胶。进一步地，所述封堵剂为超细碳酸钙。进一步地，所述选择性絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，所述选择性絮凝剂聚丙烯酰胺通过其电离基团与线性柔链可以选择性地捕捉、聚沉泥浆中的细微惰性岩屑，而保留造浆粘土仍然分散在泥浆体系中，从而提高盾构泥浆的再生回收利用率，减轻环保压力，促进隧道工程的质量、效率与安全。进一步地，所述减磨解泥包剂为复配乳化油所述减磨解泥包剂由十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚和皂化油复配而成，对应的质量比为1:2:13，所述减磨解泥包剂能大幅降低盾构刀头与地层的摩擦系数，降低刀头的磨损量，且能降低盾构泥浆与刀头的黏附系数，缓解刀头泥包现象。本专利技术的实施例还提供了一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系的制备方法，包括以下步骤：S1称取100质量份的水，并在水中加入0.2～0.4质量份的减磨解泥包剂，在6000r/min转速搅拌条件下搅拌10min，搅拌均匀；S2在100r/min搅拌条件下向所述步骤S1中的溶剂中加入5～6质量份分散成膜剂，搅拌16h；S3在6000r/min转速搅拌条件下，依次向所述步骤S2中的溶剂中加入降滤失剂1～2质量份、提粘剂0.2～0.4质量份、封堵剂0.4～0.6质量份、减选择性絮凝剂0.02～0.03质量份，搅拌均匀得到适用于特大直径隧道盾构泥浆体系。本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术的一种适用于大直径隧道盾构的泥浆，具有独特的“润滑减磨性”，起到保护盾构刀头和提高进尺效率的作用，能形成致密的泥膜，降低滤失量，平衡土压，从而增强井壁稳定性，能降低黏附系数，防止盾构刀头泥包；有良好的流变性、降滤失性能和润滑性，能够满足盾构泥浆钻进的要求，且具有环保和低成本的优点。附图说明图1是本专利技术一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系的原料示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1，本专利技术的实施例提供了一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，由以下质量份原料制备，水100份、分散成膜剂5～6份、降滤失剂1～2份、提粘剂0.2～0.4份、封堵剂0.4～0.6份、减磨解泥包剂0.2～0.4份、选择性絮凝剂0.02～0.03份。本专利技术的实施例还提供了一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系的制备方法，包括以下步骤：S1称取100质量份的水，并在水中加入0.2～0.4质量份的减磨解泥包剂，在6000r/min转速搅拌条件下搅拌10min，搅拌均匀；S2在100r/min搅拌条件下向所述步骤S1中的溶剂中加入5～6质量份分散成膜剂，搅拌16h；S3在6000r/min转速搅拌条件下，依次向所述步骤S2中的溶剂中加入降滤失剂1～2质量份、提粘剂0.2～0.4质量份、封堵剂0.4～0.6质量份、减选择性絮凝剂0.02～0.03质量份，搅拌均匀得到适用于特大直径隧道盾构泥浆体系。实施例1一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，由以下原料制备，水1000ml、钠基膨润土50g、低黏羧甲基纤维素钠15g、XC黄原胶3g、超细碳酸钙5g、减磨解泥包剂3g、聚丙烯酰胺0.3g。制备方法：S1称取1000mL的水，并在水中加入0.19g十二烷基苯磺酸钠(AS-12)、0.38g聚氧乙烯辛基苯酚醚(OP-10)和2.43g皂化油，在6000r/min转速搅拌条件下搅拌10min，搅拌均匀配置3g解泥包剂；S2在100r/min搅拌条件下向所述步骤S1中的溶剂中加入钠基膨润土50g，搅拌16h；S3在6000r/min转速搅拌条件下，依次向所述步骤S2中的溶剂中加入低黏羧甲基纤维素钠15g、XC黄原胶3g、超细碳酸钙5g、聚丙烯酰胺0.3g，搅拌均匀得到适用于特大直径隧道盾构泥浆体系。实施例2一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，由以下原料制备，水1000ml、钠基膨润土40g、低黏羧甲基纤维素钠20g、XC黄原胶2g、超细碳酸钙4g、减磨解泥包剂2g、聚丙烯酰胺0.2g。制备方法：S1称取1000mL的水，并在水中加入0.13g十二烷基苯磺酸钠(AS-12)、0.25g聚氧乙烯辛基苯酚醚(OP-10)和1.63g皂化油，在6000r/min转速搅拌条件下搅拌10min，搅拌均匀配置2g解泥包剂；S2在100r/min搅拌条件下向所述步骤S1中的溶剂中加入钠基膨润土40g，搅拌16h；S3在6000r/min转速搅拌条件下，依次向所述步骤S2中的溶剂中加入低黏羧甲基纤维素钠20g、XC黄原胶2g、超细碳酸钙4g、聚丙烯酰胺0.2g，搅拌均匀得到适用于特大直径隧道盾构泥浆体系。实施例3一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，由以下原料制备，水1000ml、钠基膨润土60g、低黏羧甲基纤维素钠20g、XC黄原胶4g、超细碳酸钙4g、减磨解泥包剂4g、聚丙烯酰胺0.3g。制备方法：S1称取1000mL的水，并在水中加入0.25g十二烷基苯磺酸钠(AS-12)、0.5g聚氧乙烯辛基苯酚醚(OP-10)和3.25g皂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，其特征在于：由以下质量份原料制备，水100份、分散成膜剂5～6份、降滤失剂1～2份、提粘剂0.2～0.4份、封堵剂0.4～0.6份、减磨解泥包剂0.2～0.4份、选择性絮凝剂0.02～0.03份。

【技术特征摘要】
1.一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，其特征在于：由以下质量份原料制备，水100份、分散成膜剂5～6份、降滤失剂1～2份、提粘剂0.2～0.4份、封堵剂0.4～0.6份、减磨解泥包剂0.2～0.4份、选择性絮凝剂0.02～0.03份。2.如权利要求1所述的一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，其特征在于：所述分散成膜剂为钠基膨润土。3.如权利要求1所述的一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，其特征在于：所述降滤失剂为低黏羧甲基纤维素钠。4.如权利要求1所述的一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，其特征在于：所述提粘剂为XC黄原胶。5.如权利要求1所述的一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，其特征在于：所述封堵剂为超细碳酸钙。6.如权利要求1所述的一种适用于特大直径隧道盾构泥浆体系，其特征在于：所述选择性絮凝剂为聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晗，乌效鸣，魏林春，王超，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42