卵石地层土压平衡盾构施工添加剂配比优化试验

土压平衡盾构在城市隧道施工中得到了广泛的应用,尤其在软土地层中取得了良好的施工效果。然而,在卵石地层的施工中却出现了许多问题,主要原因是卵石地层土体改良效果差。因此针对北京地铁10号线2期某盾构区间的卵石地层盾构施工现状,对现场常用的添加剂(泡沫和泥浆)进行了性能测量,并对卵石土样使用不同添加剂进行了土体改良试验,通过坍落度试验评价了添加剂对卵石塑流性的影响规律,优化了土压平衡盾构施工添加剂配比方案,可为类似地层盾构施工添加剂的使用提供参考。     

无水砂卵石地层土压盾构施工泡沫技术研究

使开挖土体处于良好的塑流状态,是保证土压平衡盾构顺利掘进的重要措施。无水砂卵石是一种典型的力学不稳定地层,盾构在此条件下掘进,土体塑流性差,刀盘及螺旋输送机磨损严重,开挖面土压平衡不易保持,容易崩塌。以北京市凉水河南岸污水盾构隧道为背景,在加泥的基础上,针对砂卵石地层对泡沫技术进行了室内试验研究和现场应用,与单独加泥的效果进行了比较,并分析了泡沫的作用机理。使用泡沫后,不仅有利于保持开挖面土压平衡,而且机械负荷及刀盘磨损大大减轻,对于保证盾构顺畅地切削排土及匀速推进具有非常重要的意义。     

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。     

卵石地层土压平衡盾构施工土体改良试验研究

卵石地层摩擦性高,塑流性差,在土压平衡盾构施工过程中遇到了许多困难,通过对其进行土体改良改善土层性能成为不可缺少的辅助施工措施。但是,卵石地层土体改良缺乏系统研究,添加剂配比多依靠工地摸索或工程经验,容易造成添加剂使用不合理,直接影响到盾构施工效率。为此以北京地铁10号线2期隧道区间卵石地层土压平衡盾构施工为案例,进行了一系列土体改良室内试验,研究、评价常用添加剂及改良渣土性能,得到理想改良渣土的添加剂配比参数为泡沫注入比为30%,泥浆注入比为10%,最佳坍落度范围为150～200 mm。利用上述添加剂配比方案进行了盾构掘进试验,显著提高了盾构施工效率。试验结果可为类似地层盾构施工土体改良提供参考。     

砂卵石地层盾构刀盘扭矩计算方法及其影响因素研究

针对南京市地铁建设过程中砂卵石地层中盾构刀盘频繁调停问题，结合南京市宁和城际铁路02标项目部盾构区间，分析了砂卵石地层土压平衡式盾构施工难点，通过区间土体改良情况得出其对刀盘扭矩的影响范围，为盾构施工给出合理性的意见与建议。     

砂卵石地层中土压平衡盾构的渣土改良技术分析

在砂卵石地层盾构过程中切削下来的土体一般无法达到较为理想的"塑性流动状态",往往因土体流塑性弱,内摩擦角大,可塑性差等,容易造成开挖面失稳崩塌、盾构机械易磨损等问题,影响盾构施工的顺利进行,渣土改良是在砂卵石地层中土压平衡盾构的关键技术。以采用矩形盾构机施工的四川省成都市四川大学地下停车场下穿人民南路地下人行通道为工程背景,开展了砂卵石地层渣土改良试验,分别采用了膨润土和泡沫剂进行了室内试验研究,并对渣土改良效果进行了对比分析得出了最佳配合比,最后结合现场施工和监测数据,对渣土改良效果进行了评价和分析。研究成果可为今后类似工程提供技术参考和借鉴。     

砂卵石地层浅埋盾构隧道开挖面稳定模型试验

为探究浅埋砂卵石地层对盾构开挖的响应及开挖面的稳定性规律,设计了土压平衡盾构精细模拟装置,并开展室内模型试验研究。试验分析了浅埋砂卵石地层盾构开挖面变形对地表沉降、沉降槽形态的影响,得到了开挖面的破坏模式及变形破坏细观过程,并与纯砂地层试验进行对比。研究结果表明:(1)不同空间位置土体对开挖面位移的敏感性不同,但土体的破坏规律相似;(2)随开挖面位移增大,地层沉降–开挖面位移曲线表现出不敏感阶段、缓慢线性沉降阶段、加速沉降阶段、快速线性沉降阶段等4个阶段的规律;(3)浅埋情况下土体未出现局部失稳,经历弹性变形、弹塑性破坏之后直接发展为整体失稳破坏;(4)砂卵石土沉降槽两侧在对称性上存在差异;(5)浅埋砂卵石地层中盾构开挖对侧面土体影响范围较小,对前方土体影响范围较大。     

下穿黄河强透水砂卵石地层隧道施工参数研究

为优化水下盾构隧道施工参数设定问题,以兰州地铁1号线下穿黄河泥水平衡式盾构隧道工程为研究背景,针对其独特的强透水砂卵石地层条件,对水下盾构隧道穿越砂卵石地层施工参数进行统计分析.盾构施工参数相互联系、相互影响,施工时应综合考虑各参数的联动关系.为保证隧道开挖面土体稳定,施工时应适当提高盾构推力,保持切口泥水压力稳定,掘...     

富水砂卵石地层土压平衡盾构刀盘中心注水系统改造研究

成都地区拥有独具特色的富水砂卵石地层,虽然随着我国隧道施工工艺技术的发展,盾构施工工法已日趋成熟,但是针对该地层的盾构掘进施工却一直未能取得良好效果。在此背景下,针对现有的土压平衡盾构进行改造,添加刀盘中心注水系统,使得土压盾构的适用范围大大增加,有效解决了喷涌及沉降控制不佳等难题,提高了渣土塑流性,保障了盾构在富水砂卵石地层掘进顺利。     

砂卵石地层土压盾构开挖面动态平衡机理研究

砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,土体内摩擦角大、塑流性差、含水量高且渗透系数大,土压盾构在此地层条件下掘进所受到的不利影响主要有:刀盘及螺旋输送机磨损严重、排土困难及开挖面土压平衡不易保持.以成都市地铁一号线为背景,采用真三轴实验手段,探究了加泥式土压盾构及欠压掘进模式的开挖面动态平衡机理.结果表明:(1)采用加泥式土压盾构施工,提高了砂卵石地层土体塑流性及保水性,可加快螺旋出土器排土,减少刀盘扭矩、千斤项推力及刀头磨损,此外,由于产生泥膜效果,保持并在一定程度上提高了土体强度,有效控制了变形的发展;(2)土压盾构掘进中的欠土压模式,可缓解土舱压力过大,使滚刀处于相对独立的状态,有利于提高刀盘的工作效能,此外,该模式在一定应力水平下对土体强度的影响较小,但是要注意控制侧向变形的发展,盾构掘进中应利用盾构本体正面挡板来保持地层的稳定.     

土压平衡盾构在砂性土中施工问题的试验研究

土压平衡盾构掘进是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一,但是盾构在穿越塑流性差、含水量高、渗透系数大的砂性土层时,存在土体受扰动发生液化、流砂或由于螺旋出土器出土困难使工作面形成“干饼”等许多技术难题。为此,研究了盾构穿越砂性土层时采用合适的添加剂的施工工艺,并在盾构(工作面)原位对砂性土层掺入泡沫剂和肥皂水2种添加剂进行盾构推进对比试验,结合室内砂性土土样掺入泡沫剂和肥皂水试验数据,对比分析了掺入2种不同添加剂对减小盾构在砂性土层中的推进阻力及其对改善砂性土层特性的影响。在试验数据分析的基础上,对添加剂增加砂性土的塑流性、保水性以及工作面动态土压平衡机理作了较深入的探讨。研究结果表明,掺入添加剂易形成工作面动态土压平衡,有效控制地面沉降,并可加快螺旋出土器排土,减少刀盘扭矩、千斤顶推力及刀头磨损。     

砂性土层盾构掘进面前土体改良现场试验

针对土压平衡盾构在砂性土层掘进时常面临的闭塞、喷涌、刀具严重磨损、掘进速度过慢及刀盘扭矩过大等难题,依托上海某盾构在高含砂率砂性土层中掘进的工程实例,在盾构掘进面前方掺加肥皂水、泡沫剂进行现场试验,通过试验前后盾构施工参数的反馈分析结果,确定出土体改良最佳方案。将试验成果应用于相似地层,通过长距离改良前后掘进速度、刀盘扭矩以及刀具磨损变化来检验试验成果。研究结果表明:肥皂水改良效果不明显,泡沫剂改良效果优于肥皂水,适量浓度泡沫剂能大幅度提高掘进速度、降低刀盘扭矩和减少刀具损耗。     

土压平衡盾构掘进对散粒体地层扰动和开挖面破坏特性研究

 采用自主研制的? 800 mm土压平衡盾构掘进试验系统,对砂卵石与砂土地层开展室内缩尺掘进试验研究,以分析土压平衡盾构掘进对地层的扰动特征;同时,针对室内缩尺掘进试验,开展离散元数值模拟以分析盾构掘进开挖面的变形与破坏形态。研究表明：砂土地层地表沉降曲面自上而下呈现逐渐收缩的“圆形漏斗”状,砂卵石地层地表沉降曲面自上而下呈现逐渐收缩的“V型河谷”状;砂卵石地层地表横断面沉降槽宽度系数相比砂土地层要小;2种地层地中沉降槽宽度参数都随地中深度比的增加而呈线性增大,相同深度比条件下砂卵石地层地中沉降槽宽度参数要小于砂土地层;砂土地层沉降时间效应曲线较为渐进和连续,而砂卵石地层则呈现突变性;2种地层开挖面破坏形态均为烟囱状,但砂卵石地层的开挖影响范围无论在横向还是纵向上都要小于砂土地层。     

成都地铁富水砂卵石地层盾构适应性分析

以成都地铁1号线试验段盾构工程为依托,探讨了针对成都地铁富水砂卵石地层,两种不同类型盾构的适应性,得出了在富水砂卵石地层中更适宜采用土压平衡盾构施工的结论,可供类似工程参考。     

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。     

无水大粒径漂卵砾石地层土压平衡盾构施工渣土改良分析

土压平衡盾构在砂卵石地层掘进时,会出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,刀盘、刀具和螺旋输送机磨损严重等问题,通过渣土改良是解决上述问题的有效手段。因此,本文以北京地铁9号线砂卵石地层中的盾构隧道工程为背景,进行了采用膨润土和泡沫改良后渣土的现场试验及施工性能分析。试验结果表明:采用膨润土和泡沫作为混合改良添加剂对渣土进行改良能够显著降低盾构的推力和扭矩以及渣土温度;膨润土和泡沫混合注入后在掌子面形成的泥膜具有良好的保压性,能有效提高盾构停机状态下的安全性。     

北京地铁9号线盾构施工方案探讨

针对地铁9号线4合同段盾构区间隧道,从盾构机的选型到配置进行了研究,结果表明:采用敞开式盾构机能有效控制地层沉降,较好地解决了土压平衡盾构机在大粒径砂卵石地层中的施工难题。     

土压盾构穿越复合地层技术

对于由砂卵石和泥岩组成的复合地层,盾构施工的困难很多。文章以成都地铁3号线为例,探讨了在复合地层施工时,对土压平衡盾构机的适应性改造和相应的土体加固措施,可为类似地层的施工提供参考。     

新型泡沫剂在广佛地铁盾构施工中的应用

土压平衡式盾构是地铁隧道施工的主要方法之一.但是盾构在穿越流塑性差、含水量高、渗透系数大的砂质土层时,存在土体受扰动发生液化、推进速度慢、刀盘形成“干饼”等技术难题.针对广州至佛山地铁施工第12标段的具体地质情况,自行研发出新一代泡沫剂产品,较好地解决了复合地层盾构掘进过程中的难题.     

泥水平衡盾构穿越砂卵石地层时的施工控制

泥水平衡盾构因具有掘进效率高、适用地质范围广等优点成为了修建穿越河流隧道的主要方法,但在富水砂卵石地层中,泥水盾构施工仍面临着种种挑战,如开挖面稳定性差、易超挖和易上浮等问题。结合沈阳地铁10号线在砂卵石地层穿越浑河段盾构施工区间,对泥水平衡盾构施工过程中切口水压、泥浆指标、干砂量、掘进速度、刀盘扭矩等施工参数进行理论计算与实测分析。针对施工中的难点,总结了富水砂卵石地层过河段的泥水盾构在正面稳定、土体损失率和隧道上浮等方面的关键控制技术,为今后类似情况的泥水盾构穿河施工提供了一定参考。