土压平衡盾构水下隧道施工渣土塑流化改良研究

以北京地铁14号线盾构隧道在圆砾、黏土、粉土、粉质黏土、粉细砂等复杂地层中施工为例,在掘进试验段进行单加膨润土、单加泡沫以及添加膨润土和泡沫混合改良剂的渣土改良试验研究,通过对盾构机推力和扭矩与土仓压力变化等参数的对比分析,研究出适宜的渣土改良配比和参数。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人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。     

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...     

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。     

深圳风化花岗岩地层盾构防泥饼渣土改良技术

依托深圳地铁某线盾构工程开展了风化花岗岩地层土压平衡盾构防泥饼渣土改良技术研究。通过对盾构掘进参数和刀具磨损分析,阐述了泥饼对盾构掘进参数和刀具磨损的影响,并结合地层制订了相应的渣土改良方案,有效预防泥饼出现。研究表明:盾构发生"结泥饼"后,推力明显增大,掘进速度逐渐减慢接近0,扭矩变化不大,采用分散剂浸泡刀盘,能消除一部分泥饼,但若渣土改良不合适,泥饼又将会快速形成;盾构结泥饼过程中,滚刀的磨损方式主要是偏磨,且刀具的磨损相对于刀盘回转中心呈现出一定的中心对称性;在风化花岗岩地层中,采用分散性泡沫剂和水可有效提高渣土的流动性,取得理想的改良效果;但在卵石土和风化花岗岩复合地层中,需采用膨润土、分散性泡沫剂和水相结合的渣土改良方案,提高渣土的抗渗性和流动性,且在风化花岗岩与卵石土复合地层和风化花岗岩地层中理想渣土的坍落度值为15～20cm;相比于渣土改良,地层对掘进参数的影响更明显,且盾构在卵石土和强风化花岗岩复合地层中掘进时,推力和扭矩相对较小。     

砂卵石地层高水压条件下盾构掘进喷涌控制研究

以兰州地铁1号线一期工程世纪大道站—中间风井区段为背景,综合运用现场调查与过程监测、实验室模拟试验、三维数值模拟等方法与手段,对砂卵石地层高水压条件下土压平衡盾构掘进基于渣土改良的喷涌控制的可靠性进行了研究。主要取得以下成果:(1)建立了砂卵石地层高水压条件下盾构掘进改良渣土抗渗性(喷涌控制)的定量试验模拟与测试方法;(2)确定了单掺钠基膨润土浆液改良渣土的膨润土浆液最优浓度和掺加膨润土浆液的最优体积比,并证明了其改良后的渣土的抗渗性能具有较高的喷涌控制可靠性;(3)同时掺加钠基膨润土浆液和泡沫改良渣土,泡沫的掺入体积比应小于1∶5。研究结果有力地支撑了世纪大道站—中间风井区段高水压条件下,盾构以-28‰的超大纵坡下坡掘进过程的喷涌控制,规避了盾构设备受淹风险。     

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。     

复合地层长距离土压平衡盾构施工关键技术

针对土压平衡盾构在包含全断面碎石的复合地层掘进施工时,刀盘和刀具磨损严重、推力和扭矩增大、易导致掘进困难以及沉降不易控制等问题,对渣土改良、刀盘和刀具的配置优化以及泡沫系统改造等关键技术进行工程实践,结果表明,膨润土泥浆和泡沫对砂层渣土改良效果及地表沉降控制效果显著;配合泡沫系统改造,盾构掘进过程中推力和扭矩减小,掘进速度提高;刀盘和刀具优化改造后,磨损程度明显降低,同时避免通常采用的预设加固区等开仓换刀,减少经济成本和人员作业风险,实现一种既能满足工程施工需要,同时控制施工成本的方法。     

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。     

土压平衡盾构穿越复合地层施工关键技术

土压平衡盾构穿越上部砂卵石下部中风化砂岩复合地层时出现盾构推力大、刀盘扭矩大、掘进速度慢、易结泥饼、超方严重等现象,导致盾构施工进度慢、地表塌陷,危及附近建(构)筑物安全。通过分析,提出将刀盘布置的间隔刮刀改进为整排刮刀、泡沫和低浓度聚合物水溶液的综合渣土改良、掘进参数控制等措施,确保盾构正常施工。     

土压平衡盾构在砂卵石地层长距离穿越河流施工关键技术

从盾构机的改造,浆液配比试验,渣土改良等几个方面论述了土压平衡盾构隧道长距离穿越砂卵石地层并穿越河流的施工技术。在试掘进阶段对盾构掘进主要控制参数包括推进速度、刀盘推力、土仓压力、刀盘扭矩、刀盘转速、注浆参数等进行了调整。在掘进过程中严格按照试掘进阶段的参数执行。实施效果表明,完全达到了刀盘刀具的耐磨性要求,保证了盾构机在砂卵石地层中长距离穿越河流的安全。     

富水粗中砂及淤泥质地层盾构施工渣土改良试验及应用

随着盾构法隧道建设的蓬勃发展,盾构渣土改良技术也不断提高。通过泡沫、分散剂、高分子聚合物和膨润土等常用渣土改良材料在富水粗中砂及淤泥质地层的添加试验,分析判断渣土改良效果,为富水粗中砂地层渣土析水问题和淤泥质土分散提供解决思路。     

砂性地层盾构施工渣土改良试验研究

土压平衡盾构机在砂性地层中掘进时,因颗粒间的摩擦阻力、渗透系数大等原因需要进行渣土改良,但目前国内尚未系统地制定某类地层渣土改良的技术标准,因此采用室内试验和现场论证的方法进行渣土改良试验,以泡沫土的搅拌（扭矩）、坍落度、压缩性、直剪性能和渗透性5个方面作为渣土改良的评价依据。通过对泡沫剂改良渣土的主要性能指标进行量化研究,得出了泡沫剂改良渣土的最佳注入比;通过实际工程应用,验证了泡沫剂在渣土改良中效果较明显,推力、刀盘扭矩、螺旋输送机扭矩、土仓压力等施工参数都得到了改善,为实际工程提供了助力。     

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。     

北京南水北调工程小直径盾构的针对性设计

以北京市南水北调配套工程河西支线第八标段工程为背景,针对隧道穿越卵石含量多且卵石粒径大的特点,对小直径土压盾构在刀盘结构、刀具布置、主驱动配置、螺旋输送机结构、渣土改良系统等方面进行针对性设计。指出应对大粒径卵石地层,小直径盾构采取配置大开口率的辐条式刀盘、抗冲击和抗磨损的刀具、大功率高承载的刀盘驱动、带式大直径螺旋输送机,以及有效的膨润土和泡沫渣土改良系统等方案,可有效提高施工效率,降低施工风险。     

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20h;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...     

富水砂性地层盾构施工泡沫改良渣土渗透特性试验研究

针对在砂土、砂卵石地层盾构施工中易出现喷涌现象等问题,对取自广州地铁12号线某区间的泥质粉砂岩进行了泡沫改良渗透性试验。结果表明：渗透压差、泡沫注入率、发泡液浓度、土体含水率以及气液比对泡沫改良渣土的渗透性有不同程度的影响;压差越大、泡沫注入率和发泡液浓度越小,改良土体的抗渗性越差,存在临界压差(0.5bar),当压差超过临界压差后,改良渣土的抗渗性将大幅度降低;改良渣土的抗渗性随土体含水率升高呈先增大后减小的变化特征,随气液比的增大呈先减小后增大的变化特征;在试验砂土级配下,最佳改良参数为：泡沫注入率40%、发泡液浓度3%、土体含水率6%、气液比10。研究成果可为地铁土压平衡盾构施工泡沫改良渣土提供理论和技术支撑。     

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。     

盾构泡沫膨润土系统的优化设计

用于南昌地铁1号线6标盾构施工的土压平衡盾构为例,对土压平衡盾构的渣土改良系统进行了介绍,针对富水砂层的地质结构对原设计的泡沫膨润土系统进行了优化,提出了富水地层渣土改良的设计解决方法。     

高渗透地层土压盾构渣土改良试验研究

随着城市化水平不断提升,城区高楼密度不断增加,管线布置日益复杂,对地铁工程施工提出了更高的要求和标准。为了保证施工顺利进行,施工单位需要结合实际情况,做好渣土改良工作。由于高渗透地层土压盾构渣土改良会受到周围各种因素的影响,需要试验人员结合周围地质水文环境,制订完善的试验方案,从而得到相应的结果。在本次土压盾构渣土改良过程中,主要针对砂卵石渣土改良进行论述。     

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。