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。     

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。     

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。     

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...     

地铁盾构穿越富水砾砂地层渣土改良试验研究

富水砾砂地层具有内摩擦角大、渗透性强等特点,在盾构掘进时容易造成螺旋输送机堵塞或刀盘结泥饼等工程事故。通过改变含水率、泡沫剂浓度及膨润土泥浆浓度,测试砾砂渣土的坍落度得到其变化规律,同时观察土样的流塑状态,采用析因试验设计理论对多因素影响渣土改良试验效果的耦合作用进行显著性分析。研究结果表明:含水率是影响渣土改良试验的主要因素,最优坍落度范围为185～200 mm;当含水率为5%时,坍落度随着改良剂浓度的增高逐步降低;当含水率为16%时,坍落度随着改良剂浓度的增高而增大。对坍落度的显著性影响从大到小依次为含水率(A)、一级交互作用(A×C、A×B)、膨润土泥浆浓度(C)、一级交互作用(B×C)、泡沫剂浓度(B)、二级交互作用(A×B×C)。基于现场试验与等值关系图,得到最优坍落度对应的含水率、泡沫剂浓度、膨润土泥浆浓度范围分别为10.6%～14.2%、 2.5%～4%、11%～13%,研究结果对于提高富水砾砂地层的盾构掘进效率具有重要的指导意义。     

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。     

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...     

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。     

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。     

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。     

土压平衡盾构渣土改良的合理坍落度研究

依据具体工程开展了盾构改良渣土的室内试验和现场试验,建立了改良土坍落度值与十字板抗剪强度的试验和理论关系,把坍落度值转化为强度指标,以十字板抗剪强度为中间变量,为建立坍落度值与盾构施工参数间关系提供了依据。进一步地得到了标准坍落度筒与小型圆柱形坍落度筒测试结果的理论关系,实现了小型圆柱形筒坍落度与标准筒坍落度结果的转化,简化了坍落度筒试验。最后,根据实际工程以达到合理掘进速度为目标,给出了一个依据现场盾构施工参数的反馈结果确定改良渣土的最佳坍落度的方法,为砂性地层土压平衡盾构的泡沫注入量的科学管理提供了一个系统的方法。     

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.     

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...     

Assessment of shear strength for clay liners using a dynamic probe

Liner-cover layers are top layers normally placed when closing landfill sites. The top layers are commonly subjected to the direct influence of moisture, temperature changes, and erosion. This study proposed the use of a dynamic cone penetrometer as a quick tool to assess the shear strength and density of sand-clay cover liners. Poor areas indicating low shear strength and dry density need to be investigated and identified. Changes in moisture content and dry density affect the soil compressibility and shear strength parameters. A lightweight dynamic probe was found to give reliable shear strength measurements when assessing bentonite sand mixture materials. The impact of the moisture content on the profile of penetration was established and a bilinear relationship between the cone penetration and moisture content is shown. Laboratory fall cone tests were conducted to verify the trends of penetration and the influence of dry density. It was found that a linear function can be established within the wet of the optimum zone of the compaction curve. The tests conducted support the effectiveness of using dynamic cone penetrometers for measurements and evaluation of shear strength and dry density for sand clay cover liners. This will pave the way for using a quick tool for the assessment of compaction uniformity and shear strength of sand clay cover liners.     

固相含量对盾构泥浆性能的影响研究

泥浆在盾构施工中起着难以替代的作用,而泥浆中的固相成分对泥浆的性能有很大的影响。为研究固相含量对泥浆性能的影响,本文选取湖南省长沙市某盾构施工工程所用泥浆为研究对象,通过X射线衍射实验测定泥浆固相成分及其含量,向基浆中反向加入不同含量的固相,测量分析泥浆性能的变化规律。研究结果表明:泥浆的漏斗粘度等流变参数随固相含量的增加而增加,在固相含量达到20%以后该规律更加明显;固相含量大于10%后会严重影响泥浆润滑性;泥浆滤失量随固相含量增加而持续减小,固相含量在5%~10%之间时,泥饼性能最优。综合分析,盾构泥浆的固相含量应控制在10%以内为宜。该研究成果对于盾构施工中固相控制有重要意义,为其安全性以及经济性提供保障。     

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。     

膨润土的性质及其对水泥浆溶液的影响

分析了膨润土的性质及其对水泥浆溶液的影响,试验结果表明,膨润土较好地改善了水泥浆的粘度、吸水率等工作性能,从而有利于提高灌浆效果,但同时随着膨润土掺量的增加,也会在一定程度上降低浆液的强度,如果粘度过大也很容易使得注浆泵堵塞等,因此在配制浆液时要综合考虑膨润土对浆液的影响,根据实际工程选取合理的配比。     

膨胀土水泥改性施工均匀性试验研究

常用无机类膨胀土改性处理主要有石灰改性和水泥改性,就施工工艺而言,影响改性效果主要因素是改性剂与土料拌和的均匀性,主要包括两个方面问题:一是膨胀土开挖料超大土团的破碎问题;二是开挖料高含水率速降问题。针对水泥改性膨胀土施工工艺,开展了进一步的试验研究,确定了膨胀土料最大土团级配和含水率控制标准,分析了现场施工采用的旋耕机和条筛碎土新工法的可行性,为水泥改性膨胀土现场施工工艺提供理论指导和技术借鉴。