泡沫剂性能检测装置研制及性能研究

随着城市轨道交通建设的迅猛发展,盾构法已成为地下隧道修建的主要工法,泡沫剂是盾构施工中渣土改良的主要材料。笔者研制了1套用于室内检测泡沫剂性能的试验装置,研究了泡沫剂的半衰期、发泡倍率、表面张力等性能,并将自制的BJSZ泡沫剂和市场上的通用泡沫剂进行对比,从而对泡沫剂的性能优劣做出了判断,为土压平衡盾构施工中泡沫剂的选择提供了一定的参考依据。     

泡沫混凝土用超稳定泡沫剂的研究

介绍一种超稳定泡沫剂的制备工艺,对高泡沫剂的发泡倍数尤其是半消时间、1h沉降距、1h泌水率等稳泡性能与现有泡沫剂进行对比.最后介绍超稳定泡沫剂的稳泡机理,为高性能泡沫混凝土的制备以及军事伪装领域对超稳定泡沫剂的需求提供了新的选择.     

泡沫剂在软硬不均地层渣土改良的技术应用

针对上海市地铁7号线北延伸罗店中心镇公共交通配套工程陆翔路站～潘广路站区间的软硬不均地层的盾构施工,研究土压平衡盾构掘进模式的原理、掘进参数,解决了软硬不均地层的掘进难、效率低、成本高、地层变形不易控制等技术难题。为了有效地控制掘进方向和盾构姿态,分析盾构掘进方向偏差的原因,总结相应的控制方法,达到了防止管片裂损和控制错台的目的。为防止黏性地层掘进的泥饼现象,研究相应的渣土改良技术。     

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。     

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。     

泡沫剂品种对泡沫混凝土孔结构和性能的影响研究

研究三种泡沫剂对泡沫混凝土孔结构和力学性能的影响。结果表明,采用三种泡沫剂制备的同密度等级泡沫混凝土的孔径大部分分布在400μm以内,但在不同气孔范围内的分布比率因泡沫剂品种的不同而有所差异。泡沫混凝土的孔径分布明显影响其抗压强度,孔径在100μm范围内的气孔比率越小,100μm～400μm范围内的气孔比率越大,平均孔径越大,则泡沫混凝土的抗压强度越高。     

砂土地层土压盾构隧道施工掌子面稳定性研究

土压平衡盾构在自稳性较差的砂土地层施工时若仓内支护压力过小可能诱发掌子面失稳,应引起高度重视。采用三维离散元方法分析了砂土地层土压盾构掘进与停机状态下的掌子面稳定性。研究建立了较为精细的土压盾构机模型并引入盾构动态施工过程,充分考虑了刀盘旋转切削土体与面板支撑对掌子面的影响,探讨了刀盘型式、隧道埋深以及刀盘转速等因素对掌子面极限支护压力与失稳区分布的影响规律,并从细观角度解释了砂土地层土压盾构隧道掌子面失稳机理。与既有研究相比,本文考虑了土压盾构动态施工对掌子面稳定性的影响,更加接近工程实际,研究成果可为确保砂土地层土压盾构隧道施工掌子面稳定提供参考。     

泡沫剂对泡沫混凝土的影响

通过制备泡沫混凝土,研究了泡沫剂的性能以及泡沫剂的掺量如何影响泡沫浆体的流动性,然后对不同泡沫剂掺量的泡沫混凝土测定了其干表密度和抗压强度,得出了它们之间的关系.     

基于剪切试验的全风化花岗岩地层泡沫渣土改良研究

为研究全风化花岗岩地层中盾构刀盘结泥饼现象,使用取自广州地铁21号线的全风化花岗岩开展了切向界面力与加压十字板两种剪切试验,基于上述两种剪切试验研究泡沫渣土改良对掘进所需扭矩的影响。研究结果表明：(1)界面剪切试验可用于衡量土体在黏性地层中的泥饼风险,低界面剪切强度对应低泥饼风险;(2)当土体的含水率处于其塑限和液限之间时,土体含水率越高,土-金属切向界面力越低,十字板剪切所需扭矩越高;(3)注入泡沫将有效降低盾构掘进中的扭矩需求及泥饼风险,在掌子面压力较大时,使用高注入率会有更大收益;(4)较低的发泡倍率可获得较低的切向界面力和十字板扭矩,掌子面压力较大时,较低的发泡倍率会获得更好的渣土改良效果。     

复合地层中土压平衡盾构渣土改良试验研究

依托滁宁城际铁路（滁州段）二期工程,对粉质粘土及泥质砂岩复合地层盾构渣土开展了改良试验和对比分析。结果表明：在不同含水量下,复合地层改良渣土坍落度随着泡沫比的增加,其总体增长较为缓慢,对泡沫比的变化敏感度较差。在含水量和泡沫比相同条件下,复合地层改良渣土坍落度要远小于泥质砂岩单一地层改良渣土,粉质粘土降低了渣土的流动性。本项目复合地层渣土改良最佳坍落度值取为12 cm,最优含水量范围为24%～26%,相应最佳泡沫比范围为20%～60%。     

盾构法施工中泡沫剂效能及改良土体的试验研究

通过对自主研发的泡沫剂稳定性和发泡率等试验,得出了泡沫剂性能评价及土体改良后渗透性的变化规律.试验表明,泡沫剂对岩土渗透性能改良效果显著.该试验为复杂岩土盾构施工泡沫剂改良土体研究及工程应用提供了有价值的试验依据.     

复杂地层中盾构法隧道渣土改良技术

盾构法施工中常采用一些辅助工法,由于地层与出渣方式的不同,通常会导致加泥加泡沫材料不能适应各种情况,出现切削渣土流动性不足、排土运输困难等问题,为了解决这个问题,结合广州地质复杂多变的特点,开发出了高分子聚合物,并在广州地铁盾构法隧道施工中的得到了成功.通过高分子聚合物对渣土进行改良,使盾构法能够适应广州地区复杂地层的施工.降低施工了成本,取得明显的经济效益.     

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。     

发泡水泥泡沫稳定性影响因素及评价方法研究

发泡水泥隔热制品的应用有助于降低建筑能耗、促进“双碳”目标的尽快实现,为此本文针对影响发泡水泥隔热制品性能的重要因素即泡沫质量及其稳定性进行研究。从泡沫形成原理以及泡沫失稳原因进行分析,结合现有泡沫稳定性的测试方法,提出建立泌水量-时间关系来评价泡沫的稳定性,为评价水泥发泡剂性能提供一种新思路。     

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。     

泡沫混凝土制备及泡沫稳定性研究

基于泡沫混凝土的制备工艺流程,以泡沫制取装置、搅拌设备、养护条件等为主要因素,研究了其对泡沫稳定性的影响,提出了主要技术环节的工艺控制参数,对提高泡沫稳定性和泡沫混凝土性能具有重要参考价值。     

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。     

软黏土地层顶管隧道掌子面稳定性数值研究

土压平衡式顶管施工中顶进支护压力是维持前部掌子面稳定的重要施工控制参数。在软黏土地层中考虑分段顶进和开挖土体受扰动强度折减,采用数值模拟分析顶进掌子面支护压力不足引起的前部土体主动破坏模式、塑性区发展、地层扰动以及土体应力释放,在此基础上进一步研究顶管隧道埋深、管径、土层性质和不同扰动强度折减等因素对极限顶进支护压力的影响规律。结果表明:(1)当掌子面顶进支护压力逐步减小时,前部土体呈现半梨形外鼓破坏模式;塑性区在一定范围内发展近似形成半椭球形;掌子面应力释放率逐步增大,但不同部位处的应力释放率存在差异,掌子面中心处应力释放率大于顶部和底部;(2)主动极限顶进支护压力随着埋深和管径增大而不同程度地增大;土层性质参数对极限顶进支护压力影响的敏感程度依次为内摩擦角、粘聚力和弹性模量,其中内摩擦角和粘聚力受扰动折减程度对极限顶进支护压力有较为显著的影响,弹性模量扰动折减则几乎无影响。     

用于泡沫轻质混凝土中的泡沫剂的发展状况

文章综述了国内外混凝土泡沫剂的发展状况,分别介绍了以蛋白质为主要起泡源的蛋白质泡沫剂和表面活性剂类化学物质的活性剂泡沫剂,并对蛋白质发泡剂和活性剂发泡剂的有关技术指标进行了对比。介绍了泡沫剂稳定性能,并探讨了外加剂在泡沫剂稳定性方面的作用。     

泥岩地层盾构渣土改良技术研究

依托成都轨道交通资阳线盾构工程穿越泥岩地层进行盾构防泥饼渣土改良方案研究和大量实践,分析了泥饼的形成过程和影响因素,并结合泥岩地层特性,提出了合理的渣土改良方案,包括用取改良材料、开展渣土改良试验、确定改良参数的范围,并根据现场实际情况进行修正,指出实施安全质量控制要点和掘进控制措施,可以有效预防盾构泥饼对掘进施工产生的负面影响。