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...     

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...     

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。     

谈土压平衡盾构粘土地层渣土改良技术

在粘土地层中进行土压平衡盾构施工易造成掘进效率低、设备损害大,甚至刀盘结泥饼等问题。结合无锡地铁3号线旺庄路站—黄山路站区间穿越全断面粘土层盾构施工案例,提出了盾构在粘土地层中掘进采取的渣土改良技术措施与盾构推进参数,为今后类似工程提供参考和借鉴。     

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。     

土岩复合地层土压平衡盾构渣土改良试验研究

土压平衡盾构施工地铁隧道时经常会遇到土岩复合地层,在该类地层中掘进时,泡沫注入比更加难以确定.以深圳市地铁12号线某区间隧道土岩复合段为例,进行了室内泡沫改良剂试验、全风化混合花岗岩和土岩复合地层渣土改良试验.试验结果表明,在土岩复合地层中,掌子面土体占比每降低10％,泡沫注入比应当增加约50％,坍落度在100～220...     

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。     

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。     

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。     

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。     

青岛富水复杂地层盾构施工渣土改良技术研究

土压平衡式盾构机在富水复杂地层中掘进时会遇到喷涌、结泥饼等常见施工问题,这些问题将会严重影响施工进度和施工安全,以青岛地铁1号线某区间左线隧道穿越富水复杂地层盾构施工为背景,针对施工中遇到的喷涌及结泥饼问题,提出了适应青岛地区地质情况的新型渣土改良技术措施,并在工程实践中应用,取得了良好的改良效果。     

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。     

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。     

考虑渣土特征的盾构施工力学动态耦合仿真研究

土压平衡盾构渣土作为开挖面支护力与土仓压力之间的传递介质,其力学性能直接影响到土仓压力的控制、开挖面支护力大小和地层变形等。通过编制离散元和有限差分耦合程序,模拟了土压平衡盾构机动态掘进过程,分析了渣土改良对土仓压力传递性和开挖面地层响应的影响。研究结果表明:盾构掘进过程中土仓压力会出现一定的波动幅度,越靠近刀盘,压力的波动幅度越大。刀盘转动角度对土仓压力有一定的影响。刀盘面板转至监测点水平线上时土压力较大,刀盘开口转至监测点水平线上时土压力较小。渣土改良能增大土仓压力传递系数,降低土仓压力的离散性。压力传递系数不是一个稳定值,而是一个受刀盘转动角度影响的变化值。     

土压平衡盾构穿越富水砂土层的渣土改良泥浆配合比研究与应用

针对土压平衡盾构穿越富水砂土层时遇到的技术难题,以福州轨交1号线盾构下穿闽江段为背景,开展了室内和现场的渣土改良泥浆试验。通过对比分析研究,确定了采用膨润土+羧甲基纤维素钠(CMC)作为渣土改良泥浆的方案,并确定了相应的配合比,在实际施工中取得了明显效果,确保了背景工程的顺利实施,亦为以后类似工程提供了参考。     

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。     

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。     

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。