【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地层挖掘施工，特别涉及一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其使用方法。
技术介绍
1、随着各大城市地铁建设进入高峰期，在城市地铁隧道施工中，相较于泥水盾构，土压平衡盾构(earth-pressure-balance shield,epb)具有机械化程度高、泥浆污染少和无需地面泥浆池(占地少)等优势，广泛采用epb进行隧道掘进开挖。对epb穿越富水砂层往往会面临复杂的工程问题，当富水砂层含量高时，易发生“喷涌”，而当泥岩地层含量高时，易发生结泥饼、刀具抱死及偏磨、出渣困难等施工难题。因此，在面临随着盾构掘进不断动态变化的掌子面地层条件时，合理的渣土改良方案是保证盾构安全、高效掘进的重要手段。
技术实现思路
1、解决的技术问题：本申请主要是提出一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其使用方法，对epb穿越富水砂层产生的渣土进行合理改良，确保盾构安全，提高施工效率，解决现有技术中存在的易发生“喷涌”、易发生结泥饼、刀具抱死及偏磨、出渣困难等等技术问题。
2、技术方案：
3、一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，原料按质量份数配比如下：钠基膨润土溶液45-55份、羟乙基纤维素溶液hec 0.5-1.5份、羟甲基纤维素钠溶液cmc 0.5-1.5份、聚丙烯酰胺溶液pam 0.5-1.5份、污泥生物炭8-12份。
4、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述钠基膨润土溶液中钠基膨润土的密度为1.05-1.15g/ml，所述羟乙基纤维素溶液中羟乙
5、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述钠基膨润土溶液的体积浓度为13％-17％，所述羟乙基纤维素溶液hec、羟甲基纤维素钠溶液cmc、聚丙烯酰胺溶液pam的体积浓度均为0.2％-0.4％，所述的污泥生物炭的体积浓度为2.5％-3.5％。
6、本申请还公开了针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的使用方法，具体步骤如下：
7、s1，在钠基膨润土搅拌罐中配制钠基膨润土溶液，具体步骤为：利用搅拌机以1000-2000r/min转速搅拌钠基膨润土搅拌罐中的水，在搅拌过程中添加钠基膨润土，每次添加量以泥浆液面出现明显漂浮粉末时为限，待钠基膨润土加完后定速1000-2000r/min搅拌25-35min，当溶液表面无明显块状物、静置时底部无明显沉淀即得体积浓度为13％-17％的钠基膨润土溶液，配置完成后膨润土需静置膨化24h以上，以保证其稠度和粘度等指标达到施工要求；
8、s2，分别在羟乙基纤维素溶液罐、羟甲基纤维素钠溶液罐和聚丙烯酰胺溶液罐中配置羟乙基纤维素溶液hec、羟甲基纤维素钠溶液cmc和聚丙烯酰胺溶液pam，具体步骤为：将羟乙基纤维素、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺试剂分别加入50-60℃的水中，以1500-2500r/min的搅拌速度搅拌25-35min，待溶液澄清、无明显结晶物时，静置冷却后即得体积浓度0.2％-0.4％的羟乙基纤维素溶液hec、羟甲基纤维素钠溶液cmc、聚丙烯酰胺溶液pam；
9、s3，将配置好的钠基膨润土溶液、羟乙基纤维素溶液hec、羟甲基纤维素钠溶液cmc、聚丙烯酰胺溶液pam和污泥生物炭通过注浆管路注入待改良的渣土中：
10、s3-1，盾构刀盘处预留6个注浆孔,由圆心位置向外扩散,保证浆液均匀注入；将其中1、2、4号孔设置为钠基膨润土溶液的注浆孔,3号孔注入羟乙基纤维素溶液,5号孔注入聚丙烯酰胺溶液,6号孔注入羟甲基纤维素钠溶液，达到改良盾构刀盘处渣土的目的；
11、s3-2，盾构土仓壁预留4个注浆孔,与圆心呈轴对称分布；将其中1、2号孔设置为钠基膨润土溶液注浆孔,3、4号孔设置为污泥生物炭注浆孔，达到改良盾构土仓壁处渣土的目的。
12、作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤s3-1中1、2、4号孔钠基膨润土溶液的注入体积总量占待改良渣土体积的7％-12％；3号孔羟乙基纤维素溶液的注入体积占待改良渣土体积的2％-3％；
13、5号孔聚丙烯酰胺溶液的注入体积占待改良渣土体积的2％-3％；6号孔羟甲基纤维素钠溶液的注入体积总量占待改良渣土体积的2％-3％。
14、作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤s3-2中1、2号孔钠基膨润土溶液的注入体积总量占待改良渣土体积的5％-8％；3、4号孔污泥生物炭的注入体积总量占待改良渣土体积的3％-5％。
15、有益效果：本申请所述一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其使用方法采用的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
16、1、本专利技术提供的一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂及其使用方法，能够改良渣土的流塑性以及渗透系数,便于富水砂层的盾构施工。
17、2、本专利技术同时创新性地加入适用于富水砂层施工的生物炭渣土改良材料，在优化改良剂性能的同时为实现“双碳”目标提供一种全新的思路。
18、3、很好地解决了土压平衡盾构施工富水砂层中渣土流塑性、磨蚀性及渗透性的改良问题，降低了刀具磨损，提高了盾构施工的安全性，提高了施工效率。
19、4、添加所述渣土改良剂后所述渣土的渗透系数从3.0×10-4cm/s减小至1.0×10-5cm/s,所述渣土的渗透性降低,满足防喷涌的要求。
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1.一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，其特征在于，原料按质量份数配比如下：钠基膨润土溶液45-55份、羟乙基纤维素溶液HEC 0.5-1.5份、羟甲基纤维素钠溶液CMC0.5-1.5份、聚丙烯酰胺溶液PAM 0.5-1.5份、污泥生物炭8-12份。
2.根据权利要求1所述的一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，其特征在于：所述钠基膨润土溶液中钠基膨润土的密度为1.05-1.15g/ml，所述羟乙基纤维素溶液中羟乙基纤维素的密度为1.00-1.10g/ml，所述羟甲基纤维素钠溶液中羟甲基纤维素钠的密度为1.05-1.15g/ml，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的密度为1.00-1.10g/ml，所述的污泥生物炭的密度为0.45-0.55g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，其特征在于：所述钠基膨润土溶液的体积浓度为13％-17％，所述羟乙基纤维素溶液HEC、羟甲基纤维素钠溶液CMC、聚丙烯酰胺溶液PAM的体积浓度均为0.2％-0.4％，所述的污泥生物炭的体积浓度为2.5％-3.5％。
4.根据权利要求1-
5.根据权利要求4所述的一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的使用方法，其特征在于，步骤S3-1中1、2、4号孔钠基膨润土溶液的注入体积总量占待改良渣土体积的7％-12％；3号孔羟乙基纤维素溶液的注入体积占待改良渣土体积的2％-3％；5号孔聚丙烯酰胺溶液的注入体积占待改良渣土体积的2％-3％；6号孔羟甲基纤维素钠溶液的注入体积总量占待改良渣土体积的2％-3％。
6.根据权利要求4所述的一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂的使用方法，其特征在于，步骤S3-2中1、2号孔钠基膨润土溶液的注入体积总量占待改良渣土体积的5％-8％；3、4号孔污泥生物炭的注入体积总量占待改良渣土体积的3％-5％。
...【技术特征摘要】
1.一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，其特征在于，原料按质量份数配比如下：钠基膨润土溶液45-55份、羟乙基纤维素溶液hec 0.5-1.5份、羟甲基纤维素钠溶液cmc0.5-1.5份、聚丙烯酰胺溶液pam 0.5-1.5份、污泥生物炭8-12份。
2.根据权利要求1所述的一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，其特征在于：所述钠基膨润土溶液中钠基膨润土的密度为1.05-1.15g/ml，所述羟乙基纤维素溶液中羟乙基纤维素的密度为1.00-1.10g/ml，所述羟甲基纤维素钠溶液中羟甲基纤维素钠的密度为1.05-1.15g/ml，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的密度为1.00-1.10g/ml，所述的污泥生物炭的密度为0.45-0.55g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种针对富水砂层盾构施工的渣土改良剂，其特征在于：所述钠基膨润土溶液的体积浓度为13％-17％，所述羟乙基纤维素溶液hec、羟甲基纤维素钠溶...
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