南宁泥质粉砂岩地层中土压平衡盾构掘进渣土改良技术

南宁地铁1号线泥质粉砂岩地层中土压平衡盾构掘进土施工中,为使仓渣土达到塑性流动状态以提高掘进效率,采用泡沫剂作为渣土改良材料,通过发泡率、稳定性、坍落度等室内试验确定渣土改良参数并应用于施工,达到了预期效果。     

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。     

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。     

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。     

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。     

昆明地区砾砂复合地层土压平衡盾构渣土改良技术

以昆明地铁4号线苏小盾构井—小菜园站盾构区间为工程依托,采用现场测试与室内试验相结合的方式探究土压平衡盾构穿越砾砂复合地层渣土改良技术。根据现场坍落度试验结果分析当前渣土状态,通过欠改良渣土二次改良试验及液、塑限试验得到使渣土流动性良好的改良参数。研究结果表明,昆明地区砾砂复合地层渣土较佳坍落度为13～18cm,每环泡沫原液用量20L,注水量8m~3,通过采用优化后的改良参数,掘进参数数值合理,改良效果显著。     

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。     

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。     

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%。     

土压盾构渣土滞塞风险控制分析

土压盾构掘进下来的渣土,因地层特性(颗粒比重、大小和形状)、盾构机机械性能及施工控制三大原因而不能及时排出,易造成工程项目风险和工程机械故障。通过对滞塞的成因、风险、分类和解决方法进行分析,可对土压盾构渣土滞塞问题从盾构设计、制造和施工三方面提供相应对策。     

两种刀盘形式的土压平衡盾构施工案例对比分析

针对北京地区地层特点,使用两种不同刀盘(辐条式、面板式)的盾构机在粉质黏土层、黏土层、细中砂层及全断面砾石层中掘进时,就掘进速度、地表沉降控制、土仓内的渣土搅拌效率、土壤改良效果及对盾构安全通过关键风险源点的有效管控和直接表现进行对比分析,得出更有利于北京地层特点的盾构施工的是辐条式刀盘结构的结论,为类似地质条件下盾构施工提供一定的经验和指导性建议。     

粉细砂地层泥水盾构渣土回收利用及性能优化

以南京地铁10号线越江盾构隧道工程为依托,采用现场渣土作为同步注浆砂源,通过室内试验测量同步注浆浆液的强度、初凝时间、流动度、稠度、泌水率及渗透性等指标,研究粉细砂地层中泥水盾构渣土作为同步注浆浆液中砂源的可行性,并通过调整配比对浆液性能进行优化.结果表明:粉细砂地层中采用泥水盾构渣土所配置的浆液能够满足同步注浆浆液性能要求,改变胶砂比、粉灰比,同步注浆浆液性能提高明显.     

盾构连续穿越高速公路及高压燃气管道施工技术

本文以杭州地铁7号线合欢路站～盈中车辆基地盾构区间出入段线在粉砂、淤泥质粉质黏土复合地层中连续穿越高速公路及高压燃气管道工程为实例,主要从盾构机选型、参数设置、同步注浆、渣土改良等技术措施进行总结,为粉砂、淤泥质粉质黏土复合地层盾构下穿其他重要构筑物提供借鉴参考。     

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。     

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。     

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。     

土压平衡盾构机渣土运输系统设计

以某地铁线土压平衡盾构区间的渣土出运设计为例,介绍了土压平衡盾构的渣土运输系统,从渣土车选择、电瓶车运输能力选择等方面,阐述了电瓶车编组的方式,通过对其运输系统工效的分析,指出该工程采用的渣土运输设计方案,提高了盾构掘进速度,缩短了施工工期。     

含砾粗砂岩地层双模盾构土压模式渣土改良技术

为了进一步提高双模盾构土压掘进模式对含砾粗砂岩地层的适应性,依托广州地铁7号线二期工程洪圣沙站-裕丰围站区间项目开展了渣土改良技术研究。首先优选渣土改良剂并测定其性能,然后根据二次改良试验结果提出合理的渣土改良参数,并通过实际应用效果验证了渣土改良参数的合理性。采用优选的改良参数时,刀盘扭矩系数和螺机扭矩系数均有所减小,有利于盾构掘进,但是由于刀具破岩效率受渣土改良影响较小,地层贯入指数变化较小。     

富水砂卵石地层土压平衡盾构刀盘中心注水系统改造研究

成都地区拥有独具特色的富水砂卵石地层,虽然随着我国隧道施工工艺技术的发展,盾构施工工法已日趋成熟,但是针对该地层的盾构掘进施工却一直未能取得良好效果。在此背景下,针对现有的土压平衡盾构进行改造,添加刀盘中心注水系统,使得土压盾构的适用范围大大增加,有效解决了喷涌及沉降控制不佳等难题,提高了渣土塑流性,保障了盾构在富水砂卵石地层掘进顺利。