本发明属于地下工程施工，具体涉及一种触变泥浆和基于其的顶管顶进施工方法。
背景技术：
1、城市地下管网和地下交通线路的建设通常采用明挖施工和地下施工两种方式。明挖施工通常会导致城市路面破坏、交通拥堵，并造成城市地面环境污染和施工噪音污染等各种环境问题，对城市居民的日常生活造成严重影响。地下施工又分为巷道法、顶管法和盾构法等，其中，顶管法由于具有经济、安全、高效和简便等优点，在城市地下空间的开发与利用中得到了广泛的应用。
2、顶管法施工需要将顶管顶入土体。传统施工方法中，如图1所示，为减小顶入时顶管与土体间的阻力，通常需要在顶管顶入的同时于顶管周围注入触变泥浆，以起到润滑作用。施工结束后，如图2所示，需要将触变泥浆顶出并置换为可硬化的浆液(如水泥浆)，以提高顶管结构的强度与稳定性。
3、然而在实际工程中，触变泥浆往往难以顶出置换。滞留的触变泥浆在顶管周围形成薄弱层，从而降低顶管结构的稳定性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种触变泥浆和基于其的顶管顶进施工方法，避免了泥浆置换的施工环节。
2、具体地，本发明提供以下技术方案：
3、一种触变泥浆，包括以下组分：基质、稳定剂、固化剂、缓释剂和水；
4、所述固化剂包括固化剂a和固化剂b；
5、所述固化剂a为含钙元素的可溶性盐、含钙元素的可溶性碱、含镁元素的可溶性盐、含镁元素的可溶性碱中的至少一种；
6、所述固化剂b为能够与固化剂a反应生成不溶性沉淀的盐、盐溶液或气体；所述固化剂b被包埋于可降解材料中形成包埋物，独立于其他组分存在。
7、本发明中，以基质、稳定剂、固化剂、缓释剂和水复配而成多元触变泥浆体系，触变泥浆体系各组分起到优势互补效应。其中，基质为触变泥浆的主要组成部分，传统触变泥浆的基质通常为膨润土，将其分散在水中，在扰动时具有足够的流动性，即触变性，而本发明由于稳定剂的引入，本发明提出的新型触变泥浆的基质可采用普通土而不再限于膨润土，还可以为废弃土方；合适掺量范围的稳定剂用于提高基质的稳定性并增强其润滑效果；合适掺量范围的固化剂赋予触变泥浆自硬化功能，固化剂包括固化剂a与被包埋于可降解材料中的固化剂b，通过改变可降解材料的组成及其壁厚控制其降解时间；通过引入缓释剂进一步调控可降解材料的降解时间，即固化剂b的释放速率由可降解材料的组成及其壁厚与缓释剂共同调控。该触变泥浆体系中各组分优势互补，赋予触变泥浆良好的润滑性能的同时使其具备了自硬化功能，且硬化时间可根据施工周期调整。
8、本发明对基质的类型无特殊限制，既可以为有机质土(主要由有机质组成)，也可以是矿物质土(主要由石英、长石、云母等矿物质组成，例如高岭土)等，还可以为各类土建施工产生的废弃土方，基质材料易获取、成本低。
9、本发明中，各组分的较佳重量份配比为：
10、
11、
12、变泥浆可兼顾优异的润滑性能和自硬化性能。
13、作为优选，所述稳定剂选自海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶、瓜尔胶中的至少一种；本发明触变泥浆因加入了固化剂和缓释剂，会对基质的稳定性和润滑效果带来一定的影响，研究发现，上述稳定剂特别适用于添加到本发明触变泥浆体系中，既能提高基质的稳定性，又可以显著增强触变泥浆的润滑效果。
14、作为优选，所述固化剂a为cacl2或ca(oh)2，所述固化剂b为na2co3、na2co3溶液或co2气体。
15、作为优选，所述可降解材料选自淀粉基材料(玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉等)、聚乳酸中的至少一种。
16、作为优选，所述包埋物的制备方法，包括以下步骤：
17、a)将可降解材料制备成热熔管；
18、b)将固化剂b填充入所述热熔管中；
19、c)将热熔管置于热压机的倒u型热压头下，并控制倒u型热压头来对热熔管进行下压，使热熔管的上下壁受热熔化融为一体后上升倒u型热压头，从而在倒u型热压头的长度区间内形成包含固化剂b的封闭空间；
20、d)沿长度方向移动热熔管一个长度区间，并控制倒u型热压头来对热熔管进行下压，使热熔管的上下壁受热熔化融为一体后上升倒u型热压头，重复上述步骤，从而在热熔管中形成若干个包含固化剂b的封闭空间；
21、e)沿相邻两封闭空间的连接处进行切割，从而形成若干包含固化剂b的包埋物。
22、本发明采用的包埋物制备方法具有成型速度快，生产工艺相对简单且生产效率高的优点。此外，该方法放宽了固化剂b的选材范围，固相、液相、气相均可用于包埋物生产。
23、进一步优选的，所述倒u型热压头的长度区间为5～10mm，所述热熔管的内径为5～10mm。研究发现，长度和内径过大，触变泥浆中加入的包埋物数量较少，使得固化剂b分布不均匀，影响触变泥浆的硬化效果。此外，过大的包埋物还易堵塞触变泥浆泵送系统，影响正常施工；长度和内径过小，会增大生产难度，且将导致触变泥浆中需要加入的包埋物数量过多，影响触变泥浆的润滑性能。
24、进一步优选的，所述热熔管的壁厚为2mm以上；热熔管的壁厚即为最终包埋物的壁厚，一般根据施工周期确定。若工程施工周期较长，则须保证包埋物不能过快降解，即应采用较大的壁厚；反之，若工程施工周期较短，则应采用较小的壁厚，以免施工完成后触变泥浆长时间不硬化。但热熔管壁厚应不低于2mm，从而保证包埋物不因壁厚过小而破裂，具体应根据施工周期确定。
25、作为优选，所述缓释剂选自naoh、koh中的至少一种；更优选为naoh，其既可以实现调控降解时间的目的，又不会对触变泥浆的润滑效果和基质的稳定性带来明显影响。
26、本发明还提供一种基于上述触变泥浆的顶管顶进施工方法，包括以下步骤：
27、1)将包括所述基质、稳定剂、固化剂a、包含固化剂b的包埋物、缓释剂和水的配料混合均匀，得到触变泥浆；
28、2)顶管顶进施工时，将所述触变泥浆注入顶管的管壁外侧，以发挥润滑减阻的作用；
29、3)顶管顶进施工完成后，包埋物的壁材逐渐降解，其中包含的固化剂b释放到触变泥浆中与固化剂a发生反应，使触变泥浆硬化起到加固作用，从而无需置换触变泥浆。
30、本发明的有益效果至少在于：
31、1)本发明提供的新型触变泥浆，在保证其润滑效果的同时使其具备了自硬化功能，且硬化时间可根据施工周期调整；
32、2)本发明通过优化触变泥浆中各组分的用量配比，所得触变泥浆可兼顾优异的润滑性能和自硬化性能；
33、3)本发明通过优化选择海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶、瓜尔胶中的至少一种作为稳定剂，既能提高基质的稳定性，又可以显著增强触变泥浆的润滑效果；
34、4)本发明通过优化包埋物的制备方法，具有包埋物成型速度快，生产工艺相对简单且生产效率高的优点。此外，该方法放宽了固化剂b的选材范围，固相、液相、气相均可用于包埋物生产；
35、5)本发明通过优化选择naoh作为缓释剂，其既可以实现调控降解时间的目的，又不会对触变泥浆的润滑效果和基质的稳定性带来明显影响；
36、6)本发明提供的顶管顶进施工方法，由于采用了上述具有自硬化功能的新型触变泥浆而无需再将触变泥浆置换为可硬化的浆液，从而解决了传统施工工艺中触变泥浆难以顶出置换的问题，缩减了操作流程，降低了生产成本。
1.一种触变泥浆，其特征在于，包括以下组分：基质、稳定剂、固化剂、缓释剂和水；
2.根据权利要求1所述的触变泥浆，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
3.根据权利要求1或2所述的触变泥浆，其特征在于，所述稳定剂选自海藻酸钠、卡拉胶、黄原胶、瓜尔胶中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的触变泥浆，其特征在于，所述固化剂a为cacl2或ca(oh)2，所述固化剂b为na2co3、na2co3溶液或co2气体。
5.根据权利要求1或2所述的触变泥浆，其特征在于，所述可降解材料选自淀粉基材料、聚乳酸中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的触变泥浆，其特征在于，所述包埋物的制备方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的触变泥浆，其特征在于，所述倒u型热压头的长度区间为5～10mm，所述热熔管的内径为5～10mm。
8.根据权利要求6所述的触变泥浆，其特征在于，所述热熔管的壁厚为2mm以上。
9.根据权利要求1或2所述的触变泥浆，其特征在于，所述缓释剂选自naoh、koh中的至少一种。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述触变泥浆的顶管顶进施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
