[发明专利]一种含泥水盾构废弃泥浆的同步砂浆及其制备方法

说明书

本发明提供一种含泥水盾构废弃泥浆的同步砂浆，每方砂浆按干基重量百分比计，盾构废弃泥浆20%~30%、筛分渣土30%~45%、高炉矿渣粉16%~27%、磷渣粉3%~5%、脱硫石膏3%~7%和4%~7%活性外加剂，水按照固体浓度60%~85%计。所述的盾构废弃泥浆为泥水盾构施工产生的废弃物，0.074mm以下颗粒占95%以上，蒙脱石含量不低于80%，比重在不低于1.20，表观粘度不低于40mPa.s。本发明的技术方案就地消纳泥水盾构废弃泥浆量大，还可处理筛分渣土和工业废弃物；（3）含泥水盾构废弃泥浆的同步砂浆性能较好，成本低、对环境无二次污染。

技术领域

本发明专利涉及含泥水盾构废弃泥浆的同步砂浆，以盾构废弃泥浆为主，掺加部分筛分渣土、高炉矿渣粉、磷渣粉、脱硫石膏和活性外加剂等混合，并按照固体浓度60％～85％计添加相应水量，搅拌混合成的满足泥水盾构施工用同步砂浆。

背景技术

随着盾构作业施工在我国地下工程的大规模使用，现已成为许多大型跨海越江隧道工程之必需。泥水盾构具有无需特殊土体改良、地质适应性强、开挖面稳定性高等优点。然而，盾构施工过程中，通常需要采用泥浆来稳定泥水盾构开挖面，同时将土渣携带出地面，同时产生的废弃泥浆不仅排放量大，而且对环境污染极其严重。目前，泥水盾构废弃泥浆的常规处理方式是用罐装泥浆车外运和泥浆现场沉淀干燥，但这两种处理方式均存在较严重的局限性。由于泥水盾构施工过程中地下水和细颗粒的掺入，不可避免地会产生不能再利用的废弃泥浆和大量渣土。废弃泥浆经过泵送、沉淀、泥水处理机处理后，分离出合适相对密度的泥浆回用后，仍然产生大量弃浆，其含水率高且呈流动状，泥浆外运方式实际运出的75％左右是水，极大增加了处理成本，还可能在运输过程中造成环境污染，外运泥浆弃置也需要占用大量土地，造成土壤板结和浪费，随着城市人口增加、土地资源匮乏以及国家对规划建设用地和耕地红线确定，可供泥浆干化和填埋的地方有限，很难找到合适的场地；其次，所需泥浆池占地面积较大，而施工现场场地资源有限，泥浆自然沉淀固化周期长，极大影响工期。

另一方面，泥水盾构隧道施工过程中，需要与盾构掘进同步进行的注压砂浆填充隧道衬砌环与地层之间空隙，控制地表沉降、保持隧道稳定和起到防水作用，一般是采用优质膨润土、粉煤灰和细砂混合，外加减水剂、缓凝剂和水搅拌而成，由于要和盾构施工同步进行，整个同步砂浆需求量比较大，从而导致需要相当量的优质膨润土、粉煤灰和细砂等材料。

目前我国专家学者针对泥水盾构废弃泥浆开展了一些研究和应用，主要集中在固化或压滤后直接弃运等处置方面，开展施工现场原位资源化利用不多。现有文献仅吴克雄、孔玉清、周路鸣、徐兴居和翟世鸿等人开展了废弃泥浆制备同步注浆材料研究，但是1m³同步注浆材料利用废弃泥浆最高800kg，目前废弃泥浆含水率一般为70～85％左右，按砂浆容重2000kg/m³计算，干基算还未达到固体总量17％，大量需要河砂等填充，而受国家河道整治等要求、河砂资源非常紧张且价格高，其中杨钊还采用的是价格非常高的标准砂，很难在实际工程中应用；此外，都需要添加42.5级水泥这种较高等级胶凝材料，泥浆成本较高。另一方面，盾构过程泥水分离筛分渣土，大量外运郊区占用大量土地资源，张亚洲和翟世鸿等人开展了分离渣土制备壁后注浆浆液研究，但分离渣土要进行清洗和进一步筛分，不仅增加实际成本和工艺难度，还会造成产生的泥浆废水再次处理问题，且需要大量用到P·O42.5水泥或快硬硅酸盐水泥应用范围有限。

取自某泥水盾构施工现场废弃泥浆，含水率75％，0.074mm以下颗粒占96.7％，蒙脱石含量不低于83％，比重1.25，表观粘度45mPa.s。其化学成分如表1，主要矿物组成见图1。

表1泥水盾构废弃泥浆化学组成