盾构渣土的环境问题与绿色处理

城市地铁建设中,盾构法成为隧道施工的主要选择之一。盾构掘进施工产生的大量废弃渣土给城市环境带来了多方面的挑战,渣土的脱水、运输、堆填等过程均会对环境产生较大的不利影响。渣土作为一种城市矿产资源,堆填消纳都会占用大量土地资源,同时堆体边坡具有滑坡灾害风险,若回收渣土作为同步注浆材料、生态砖原料、路基填料等,将有效提升地铁建设的生态环保功能。但在目前,我国的盾构渣土回收利用率非常有限,需要进一步开展渣土应用研究。     

复杂地层泥水盾构泥浆及渣土综合处理施工技术

为解决由于黏土或含泥量大的地层造浆能力强,泥水盾构掘进产生废弃泥浆量大及砂层或含砂率高的地层中渣土富含的砂石资源存在浪费,利用不充分的问题,本文以新白广城际白云机场隧道段工程为例,通过重点介绍工艺流程、材料设备投入及操作要点,分析"盾构弃浆代替膨润土用于同步注浆+压滤机泥浆处理+洗砂机筛分渣土"综合处理工艺在盾构泥浆零外运及盾构渣土资源利用上的处理效果.     

专利技术

一种皂化渣土及皂化渣加固吹填软土的方法(申请号:200510014480·8)本发明公开了一种皂化渣土,它由皂化渣和吹填软土组成,其干重量百分比为(1∶3)~(1∶5)。本发明还提供了一种皂化渣加固吹填软土的方法:将加固区域分区形成吹填池,除去每一吹填池吹填软土中的部分水分,使吹填软土具备预定承载力;将皂化渣按比例均布于每一吹填池的吹填软土表面;将所述的皂化渣和吹填软土充分混合均匀,晾晒;将混合、晾晒后的皂化渣和吹填软土拌合、拢堆、干燥5~20d并摊铺整平压实。本发明方法,由于原材料便宜,且工艺简单,因而可以有效降低海洋软土地基处理的工…     

地铁盾构渣土处理处置技术研究进展

作为城市地下空间开发的副产物,盾构渣土由于产量大、流动性强、含各类添加剂而难以处理,是“无废城市”建设亟需解决的关键问题。为了探索更有效的盾构渣土处理处置方法,本文从渣土生产过程出发,详细阐述了不同地层下渣土的不同特性,以及对应的渣土改良技术。在此基础上,对目前常用的盾构渣土处理处置技术进行了具体分析。盾构渣土直接利用技术应用较多,但是处理量有限,效率不高;渣土资源化利用技术研究较多,但是大多处于实验室研究阶段,市场化难度较大。基于以上结论,本文提出了目前渣土处理处置领域存在的三大问题：盾构渣土分类与利用缺乏标准支撑、盾构渣土管理数字化程度不高和盾构渣土的利用效率较低,提出了相应的解决方案。本文的研究结果能够为“无废城市”建设提供理论支撑和技术支持。     

碱渣-粉煤灰液相吹填混合料试验研究

碱渣与粉煤灰固体拌合制成工程土可用作道路基础或大面积填垫材料,通过原位试验将碱渣与粉煤灰液相混合后进行吹填。研究表明,碱渣与粉煤灰固体含量最优配比为7∶3,此时碱渣土最优含水量与最大干密度分别为63.5%和0.88g/cm~3,渗透性较低,养护7d后无侧限抗压强度约为纯碱渣的6.5倍。现场液相吹填的碱渣土混合较好,沉淀层厚度约为80cm。经5个月自然晾晒后,碱渣土含水量介于160%~180%,深度方向轻型动力触探击数介于1~5,具有一定强度。相比固体拌合碱渣土,液相吹填碱渣土工艺简单,能够大批量、低成本利用碱渣,后期强度可通过真空预压等排水固结措施满足工程需要。     

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。     

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。     

北京地区典型地层土压平衡盾构渣土改良技术

北京地区地层条件复杂,土压平衡盾构施工过程中渣土改良困难,易发生刀具磨损严重、地表塌陷等风险事故。在分析北京地区典型地层工程特点的基础上,结合主要渣土改良材料的特性及作用原理,对典型地层渣土改良技术进行了研究,得出了北京地区3种典型地层在不同水文地质条件下的土压平衡盾构渣土改良技术。     

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。     

滨海地区盾构隧道渣土处理及再注浆利用研究

依托深圳地铁12号线,对滨海地区盾构隧道渣土处理及再注浆利用研究。盾构渣土作为粉煤灰、膨润土的替代物时会增加浆液的初始流动度,对粉煤灰、粉细砂的替代加强了注浆材料的稳定性,替代粉细砂会大幅增强注浆材料的短期、长期强度。     

建筑垃圾分离渣土热活化研究及其在盾构注浆料中的应用

成分复杂、火山灰活性低是制约建筑垃圾分离渣土资源化利用的主要原因。研究了建筑垃圾分离渣土的热活化处理及其在盾构注浆料中的应用。结果表明：未经处理的建筑垃圾分离渣土主要由惰性水化产物、石英或方解石组成,经过热活化处理后,建筑垃圾分离渣土中形成了新的活性组分,部分取代粉煤灰和天然细砂后能够促进水泥基胶凝材料体系的水化反应。考虑活性激活效果和经济性,热活化温度500～800℃为宜。使用热活化温度为500℃的建筑垃圾分离渣土制备的盾构注浆料性能符合DB11/T 1608—2018的要求。     

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。     

泥水盾构隧道出渣渣样分析与利用

对南京市纬三路过江通道工程泥水盾构出渣进行了分析研究,经过筛分和水洗,将泥水盾构出渣渣样分为粒径不同的卵砾石和江砂,通过渣样分析,选择了满足级配要求的掺配比例,根据拟用部位强度设计混凝土的配合比,采用不同的砂率和水胶比,通过抗折和抗压强度分析,确定了最优配合比,得到了渣土再利用的方法。     

改善盾构弃渣土用于路基填筑材料试验研究

在城市地下基础设施施工过程中产生的大量弃渣土已逐渐成为城市固体废弃物的主要来源。以弃渣土作为路基填筑材料的资源化利用措施,可以有效解决弃渣土闲置废弃所带来的资源浪费和环境污染问题。在盾构开挖隧道施工过程中,为确保掘进与清渣过程的顺利,通常会在泥浆中掺入多种添加剂,因此夹带残余浆液且高含水量的弃渣土路用性能受到影响,需在路基填筑工程应用时进行必要的处理。选取325号普通硅酸盐水泥和疏水固结材料DF剂2种不同的改善材料,通过承载比(CBR)试验分析得出5种不同掺量条件下改善弃渣土CBR值随掺量增加而持续提高的变化规律,并优化确定了2种不同改善材料的最佳掺量分别为2%和3%。     

滇池福保湾吹填修复区水下地形的演变研究

针对不利于水生植被恢复的因素,采用清洁底泥吹填技术修复福保湾直立沿岸带基底。为了研究吹填修复区水下地形的演变过程及机制,利用实地测得的7次湖底高程数据在Surfer软件环境中对工程区不同时期的水下地形进行了模拟分析,同时对吹填湖泥的沉降过程进行了室内模拟。结果表明:①清洁底泥吹填工程实施后,直立沿岸带基底得到了有效修复;②吹填后新形成的湖底地貌不断发生变化,湖底地形趋变平缓,逐渐稳定,但在工程区边界带发育了宽约2 m的冲沟;③吹填后由于水深变浅,湖底表面富含细沙颗粒沉积物,结果工程区内浪成沙波发育;④吹填后修复区地形的演变是吹填底泥在重力作用下的脱水压实和湖湾风浪淘蚀之共同作用的结果。     

成都地铁18号线高含水率渣土快速包水处理技术研究

文章针对成都地铁18号线土压平衡盾构施工过程中产生大量高含水率、高流动性渣土的问题,在施工现场开展了渣土快速包水处理技术研究。通过包水材料配合比试验、投料方案比选、设备设计安装和实际应用,最终确定可行的快速包水处理技术方案。研究结果表明,经包水处理后的渣土能够完全满足现场堆码、运输及消纳回填的要求。     

渣土改良后用于壁后同步注浆工艺探析

以郑州市轨道交通10号线一期工程05标庙王站～商隐路站区间、庙王站～须水站区间为工程背景，对盾构掘进出来的渣土进行改良处理，用于盾构同步注浆，可大大降低成本。且在面对环保高压态势，砂石料进场、渣土外运较为困难情况下，参考三轴搅拌桩与旋喷桩加固土体作用效果，采用经过拌制盾构渣土代替同步注浆材料中的砂子、粉煤灰、膨润土，既能有效节约成本，又能减少渣土排放数量，从而达到环境保护绿色工程的目标。为盾构施工提供一定的借鉴和指导。     

盾构渣土制作新型墙材研究探析

随着交通基础设施建设,特别是地铁建设在城市化进程中所占比重的越来越大,由此产生的固体废弃物数量也不断上升,特别是地铁盾构技术的广泛采用,盾构渣土已成为发达城市固体废弃物的主要来源,对盾构渣土环保循环利用进行探讨研究就显得十分必要和迫切。通过对广州地铁18、22号线盾构区间的岩土取样,进行全面的原料物理、化学试验分析和进行配比小型试验,得出了盾构渣土可以制作烧结砖、盾构渣土固废循环利用制作新型墙材是可行的结论;并针对盾构渣土固有特性,给出了适应性工艺方案的推荐建议,提供了城市固废渣土处置新思路。     

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。     

盾构机过矿山隧道空推施工关键技术及控制措施

厦门轨道交通4号线城场至双过村区间矿山段采用盾构空推拼管片工艺,在施工过程中主要是做好盾构接收、管片拼装、管片背部豆砾石吹填及注浆、横通道处理、二次始发等关键工序,确保盾构空推的安全与质量。