富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验与应用

依托南昌市轨道交通4号线一期工程,针对土压平衡盾构穿越富水砂层时遇到排渣不畅、喷涌等工程技术难题,展开渣土改良试验研究。介绍了砂性地层中常用的三种改良剂泡沫剂、膨润土和高分子聚合物,并针对此工程中的富水砂性地层,选取泡沫剂+聚合物的复合改良方式。开展改良后渣土的坍落度和渗透性试验,测试其流动性和渗透性,通过试验可以得到最优改良方案。对改良后盾构机掘进参数进行监测,如掘进推力、刀盘扭矩、推进速度、刀盘转速,数据表明该富水砂层盾构掘进采用"泡沫剂+聚合物"的渣土改良手段效果很好,降低了该地层的渗透性及内摩擦角,提高了粘聚力,解决了盾构在富水砂性地层开挖的技术难题,达到了土压平衡盾构掘进的要求,保证了盾构施工的高效、安全掘进。     

富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验研究

为得到3种不同富水砂层土中最佳膨润土泥浆体积的注入比，通过膨润土泥浆优化试验、坍落度试验、渗透试验研究了膨润土泥浆对不同种类富水砂土的改良作用。结果表明：钠基膨润土更有利于渣土改良。在细砂层、中砂、粗砂地层，钠基膨润土泥浆体积注入比差别较大。将试验结果应用于盾构施工，发现经改良优化后盾构掘进参数明显改善，渣土流塑性良好，渗透系数呈数量级降低，有效防止了喷涌现象的发生。     

富水砂卵石地层渣土改良试验研究

针对成都富水砂卵石地层,采用泡沫剂和膨润土对盾构施工中的渣土进行改良,给出了渣土改良相应指标的控制标准。通过室内坍落度试验、渗透性试验以及研发的土体磨蚀试验,分析了不同添加剂掺入比下渣土坍落度、渗透系数以及土体磨蚀系数的变化规律。结果表明,采用泡沫剂浓度3%、体积注入率15%和膨润土质量比1∶6、体积注入率15%进行渣土改良,渣土坍落度和渗透系数满足控制指标要求且土体磨蚀系数最小。最后通过刀具的磨损量验证了刀具磨损值在控制范围内。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构掘进渣土改良技术

土压平衡盾构机在富水砂卵石地层掘进过程中,由于土体流塑性差,土舱内的渣土无法及时排出,导致推进速度缓慢,盾构推力及刀盘扭矩增大等现象,易出现地表塌陷事故.为此,文章以成都地铁17号线一期项目盾构隧道工程为背景,进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究.试验结果表明:采用泡沫剂或泡沫剂+膨润土作为土体改良剂对砂...     

生石灰膨润土泥浆土压盾构渣土改良试验研究

土压平衡盾构在砂性地层施工中,常出现盾构刀盘磨损严重、扭矩过大、土压舱土体难形成塑流状态等问题,施工中常使用膨润土泥浆作为土体改良剂对切削渣土进行改良来解决上述问题。本文以膨润土和生石灰为原料配制土体改良剂,通过采用泥浆粘度和相对密度为参考指标优选出合适的泥浆作为土体改良剂对渣土进行改良,并对改良渣土开展坍落度试验和剪切试验来综合评价生石灰含量对渣土改良效果的影响。试验结果表明:对于生石灰掺量为0%~2.8%的膨润土泥浆,随着生石灰含量的增加,泥浆的粘度和相对密度有所增加,改良后渣土的抗剪强度有所降低,在生石灰含量为1.4%时坍落度能较好的满足施工要求。     

哈尔滨地区富水砂层盾构施工的渣土改良技术研究

针对哈尔滨地区的富水砂层盾构施工难题,进行了实验室内的渣土改良研究。试验采用膨润土泥浆和高分子吸水树脂等添加剂,以改善渣土性状,并测试渣土的坍落度和渗透系数。其后,将实验室研究的配比结果应用于现场盾构施工,并设置试验段来测试盾构采用不同渣土改良手段后的扭矩变化。研究结果表明:采用1.05 g/ml的膨润土泥浆,配合质量百分数为0.3%的高分子吸水树脂溶液,注入量为渣土质量的5%～7%,可以满足盾构在富水砂层施工中的渣土改良要求。     

昆明地区砾砂复合地层土压平衡盾构渣土改良技术

以昆明地铁4号线苏小盾构井—小菜园站盾构区间为工程依托,采用现场测试与室内试验相结合的方式探究土压平衡盾构穿越砾砂复合地层渣土改良技术。根据现场坍落度试验结果分析当前渣土状态,通过欠改良渣土二次改良试验及液、塑限试验得到使渣土流动性良好的改良参数。研究结果表明,昆明地区砾砂复合地层渣土较佳坍落度为13～18cm,每环泡沫原液用量20L,注水量8m~3,通过采用优化后的改良参数,掘进参数数值合理,改良效果显著。     

地铁隧道穿越砂-黏地层沉降控制技术研究

依托广州地铁区间隧道下穿条形浅基础密集民居建筑群工程,通过渣土改良试验,明确各改良参数对渣土力学性能的改良效果及其合理范围。利用FLAC3D软件模拟盾构穿越松散富水砾砂、粉质黏土和风化花岗岩复合地层的施工过程,探究可有效控制地层沉降变形的盾构施工参数范围。研究表明:基于室内渣土改良试验用发泡剂浓度为3%的泡沫剂进行渣土改良,控制渣土含水率在16.95%、20.95%左右,泡沫剂掺入比分别为21%~46%、71%~92%,可将渣土塌落度、渗透性等力学性能改良至理想状态;根据盾构实况,应调整土仓压力大于原应力平衡体系静水土仓压力;通过增大注浆压力,最大化密实地层空隙与盾尾脱空间隔,提高加固层弹性模量,控制地层不均匀沉降;对比分析试验段、下穿段和危害建筑物的沉降监测数据,施工过程中采取渣土改良措施与设定优化的盾构参数,可将地层与危害建筑物的变形控制在规定的安全范围内。为类似盾构隧道提供技术指导。     

新型泡沫剂在土压平衡盾构施工中的研究与应用

针对土压平衡盾构在砾砂地层掘进过程中,土体塑流性差,刀盘及螺旋输送机磨损严重,开挖面平衡不易保持等问题,开发了一种土压平衡盾构用新型泡沫剂,以北京地铁16#线西苑站~万泉河桥站区间砾砂地层土压平衡盾构施工为案例,对新型泡沫剂改良砾砂地层的塑流性进行了室内试验研究,得出含水率为5%~12.5%,泡沫掺量为20%~40%时,土体塑流性良好。利用该泡沫剂进行了盾构掘进试验,改良后刀盘上土压力主要集中在0.45~0.55 MPa,扭矩在3000~3750 kN/m,掘进速度在35~45 mm/min之间,结果显示,新型泡沫剂能满足施工需求,大大提高了掘进效率。     

富水砂卵石地层盾构施工渣土改良技术创新与应用

在富水砂砾、砂卵石地层盾构施工中,一般采用添加泡沫剂及膨润土浆液的方法进行渣土流塑化改良。特别在细颗粒含量极少的砂卵石地层,所需要添加的一定粘稠度的泥浆的量比较大,泥浆搅拌制作、储浆发酵、高粘度泥浆的运输等造成的成本高、对环境的污染也比较大、质量控制要求高、质量控制不好容易导致推进困难。本文基于沈阳及北京等富水砂卵石地层渣土改良机理及效果的研究和探索,通过采用高分子聚合物溶液替代膨润土浆液,研究分析出一种操作简便、成本低、效率高、对场地要求低且相对环保的富水砂卵石地层改良技术,并依托于沈阳南运河综合管廊盾构隧道施工项目的实践,形成一套严谨完整的富水砂卵石地层盾构施工渣土改良新技术,实现了更高的社会及经济效益。     

土压平衡盾构全断面砂层施工关键技术

砂层中细颗粒成分少,砂层具有黏聚力小、内摩擦角大、渗透系数大、稳定性差以及密度大等特点,土压平衡盾构在全断面砂层掘进时存在掘进参数不协调、土压平衡掘进模式难以建立、设备磨损严重以及沉降难以控制等技术问题,分析认为,砂层的物理力学性质是盾构掘进困难的主因,采用工程试验、理论分析和实践应用相结合的方法,对注入膨润土泥浆为主、辅以注入泡沫进行碴土改良和沉降控制等施工关键技术进行了研究和工程实践,取得了较好的效果,并对施工经验进行了总结.     

砂卵石地层盾构施工渣土改良试验和数值模拟分析

针对城市地铁盾构施工在穿越富水砂卵石地层时所表现出的非适应性问题,设计开展了不同含石量砂卵石和膨润土泥浆注入率下的渣土改良试验。试验结果表明:膨润土与水的最佳土水质量比为1∶10,最佳膨化时间为20 h;通过抗剪、坍落度和渗透试验,确定了20%、40%、60%和80%含石量砂卵石膨润土泥浆的最佳注入率,并将试验结果应用于工程实践。经有限元模拟分析表明,采用19%膨润土泥浆注入率处理65%~80%含石量的砂卵石地层具有较好的应用效果,能够保证隧道沉降控制在工程要求的范围之内。     

富水砂性地层盾构渣土改良试验与喷涌防治技术

为解决土压平衡盾构穿越富水砂性地层螺旋输送机喷涌、排渣不畅等难题,基于渣土改良剂的地层适应性规律研发新型化学改良剂并开展相关室内试验.试验结果表明:非离子聚合型泡沫剂可兼备发泡倍数与稳定性能,适当提高泡沫剂浓度Cf能够增大发泡倍率FER和半衰期HT.当cf＞5％时,由于达到临界胶束浓度,FER和HT趋于最大值.透射电镜...     

基于响应面法的盾构施工膨润土改良参数优化

为确定福州地铁4号线金牛山—工业路盾构区间强风化花岗岩地层中的膨润土改良最优参数,分别选择膨润土泥浆浓度、掺入比和盾构推进速度3个影响因素,以渣土塌落度、渗透系数和改良成本为响应值。采用中心复合试验设计方法进行了20组试验,分别构建了各响应值的响应面函数。试验结果表明,膨润土泥浆浓度、掺入比和盾构推进速度对渣土改良效果均有较大影响,且各因素之间存在显著交互作用。利用响应面–满意度函数,将渣土改良的3个响应值优化问题转化为单一响应值优化,获得强风化花岗岩地层在不同盾构推进速度下的最优改良参数。该方法科学合理,为金牛山—工业路盾构区间在强风化花岗岩内的高效施工提供了技术保障。     

利用水淬锰渣、膨胀剂制备高性能混凝土研究

利用工业固体废弃物水淬锰渣制备高性能混凝土.研究结果表明,水淬锰渣的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO和Mgo,矿物90%以上为玻璃体,具有一定的潜在水凝性和火山灰性.内掺水泥用量30%的水淬锰渣和10%的膨胀剂,利用碎石和普通砂可配制强度达70～80 MPa、坍落度达19～22cm性能良好的高性能混凝土.     

碳酸化养护钢渣制备透水砖

碳酸化养护钢渣、砂子及石子制备透水砖。钢渣、砂子及石子透水砖的碳酸化增重率集中于6.00%～8.54%之间,并且随着砂子和石子掺入量的增加,钢渣混合试件的碳酸化增重率呈下降趋势。当试件中石子的质量百分比为5%且砂子的掺入量为15%时,碳酸化试件的抗压强度为43.9MPa,并且此种碳酸化试件具有较好的保水性及透水性,分别为2.2g/cm2和1.68×10-2cm/s,满足JC/T945-2005标准。     

泥水盾构隧道出渣渣样分析与利用

对南京市纬三路过江通道工程泥水盾构出渣进行了分析研究,经过筛分和水洗,将泥水盾构出渣渣样分为粒径不同的卵砾石和江砂,通过渣样分析,选择了满足级配要求的掺配比例,根据拟用部位强度设计混凝土的配合比,采用不同的砂率和水胶比,通过抗折和抗压强度分析,确定了最优配合比,得到了渣土再利用的方法。