石家庄砂土地层土压平衡盾构渣土改良试验研究

砂土地层流动性较大,是典型的力学不稳定地层。土压平衡盾构在砂土地层条件下施工时,容易出现刀盘、刀具等异常磨损、刀盘扭矩和推力增大、开挖面失稳崩塌、喷涌等问题。基于此,文章以石家庄地铁1号线2期某区间砂土地层土压平衡盾构施工为例,首先进行室内渣土改良剂试验、坍落度试验和搅拌试验,而后将试验成果应用于施工现场,并对土体改良后的施工数据进行了分析。结果表明:泡沫浓度为6%、泥浆浓度为16%时改良剂性能较好,满足盾构施工要求;泥浆注入比为8%、泡沫注入比为60%是最佳改良方案,此时坍落度在100～200 mm范围内,搅拌扭矩小,且波动幅度低;在一定范围内,随泡沫注入比的增加,掘进时的扭矩切深指数、螺旋机扭矩、土舱土压波动等都会减小,有利于盾构施工,但泡沫注入不宜过量。     

土压平衡盾构改良渣土坍落度试验与理论研究综述

针对土压平衡盾构改良渣土坍落度试验，从改良渣土合适坍落状态指标、改良渣土坍落度影响因素及机理、坍落度试验流变理论和坍落度试验数值仿真4个方面，详细剖析了国内外坍落度试验技术、理论与数值计算发展动态，总结既有研究不足，并提出了研究方向建议：基于坍落发展全过程提出渣土改良状态新型评价指标；探究泡沫衰变、渣土化学特性和矿物成分对坍落度的影响规律和内在机理；完善描述改良渣土坍落行为的流变理论模型，构建坍落度与流变参数的映射关系；研究改良渣土坍落度与带压状态流动行为及流变参数的联系。     

富水砂卵石地层盾构施工渣土改良研究

对于砂卵石地层盾构施工，由于土体内摩擦角大、流动性差、渗透系数大，导致进入压力舱的土体很难形成“塑性流动状态”，给施工带来困难，因此必须对渣土进行改良；本文基于砂卵石土物理力学指标分析进行渣土改良剂比选，最终确定使用泡沫作为渣土改良剂；试验得出泡沫剂的最佳配比为3％；下，改良后的渣土内摩擦角由42．56°降低到38．24°；渗透试验表明最佳配比下，改良后的渣土渗透系数由2．315×10^-2cm／s提高到5．328×10^-5cm／s；通过试验数据得出，经过现场盾构试掘进验证了泡沫剂改良砂卵石土层具有良好的效果。     

地铁隧道基底饱水风化软岩动力响应及长期沉降研究北大核心CSCD

为探究列车循环荷载作用下地铁隧道基底饱水风化软岩动力响应及长期沉降,选取南昌地铁基底不同风化程度泥质粉砂岩为研究对象,开展了室内动三轴试验,提出了考虑加载次数、动应力比、偏应力比等因素的全、中风化泥质粉砂岩的累积塑性应变数学模型,结合动力有限元软件进行动力响应分析。结果表明:在不同风化程度组合地层中,地铁隧道基底位于全风化软岩时,列车荷载产生的动应力、加速度竖向影响范围分别为16.0 m、7.0 m,位于中风化软岩时动应力、竖向影响范围分别为11.0 m、6.0 m;全风化软岩层的动应力和加速度峰值均大于中风化软岩层的;结合累积塑性应变数学模型,当地铁运营100 a,列车速度为110 km/h情况下,隧道基底位于全、中风化软岩累积沉降预测值分别为25.68 mm、17.98 mm;列车速度的改变对隧道底部风化软岩的长期沉降影响较小。     

超大直径土压平衡盾构施工土体改良试验研究

盾构推进时开挖面的稳定对控制沉降起着决定性作用,因此要求作为开挖面支撑介质的土砂具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小等特点,但是一般土壤不能完全满足这些特性,为此需要对开挖面土体进行改良。目前土体改良技术主要是在土体内加入膨润土、泡沫等添加剂来改善土体的性能,但是该技术对于超大直径、工程环境敏感的上海外滩通道工程是否适应值得探讨。为此,以上海外滩通道工程为背景,通过室内试验、模拟试验和现场试验研究了土体改良技术对超大直径土压平衡盾构隧道的适应性问题;通过室内试验验证了泡沫和膨润土对上海典型土体的改良效果;根据模拟推进试验结果确定了添加剂加量、发泡率等参数;最后通过现场试验探讨了改良效果。通过在超大直径土压平衡盾构施工中对土体进行改良,有效地保持了开挖面的稳定,减少了盾构推力与扭矩,刀盘磨损和机械负荷也都得到了很好的改善,盾构在土体改良后出土流畅、推进匀速,从而验证了土体改良技术对超大直径盾构隧道的适用性。     

泡沫剂对土压平衡盾构主要掘进参数的影响研究

为实现土压平衡盾构快速高效掘进,文章依托厦门地铁2号线3标湿地公园站—五缘湾站区间盾构施工,进行盾构主要掘进参数的影响因素研究,分析了泡沫剂参数与盾构掘进参数的内在关系。通过4种泡沫剂的室内配比试验,并结合现场试验,研究泡沫剂浓度、气液比和泡沫注入比对改良土体的内摩擦角和容重的影响。结果表明,泡沫剂浓度增大1%,渣土内摩擦角减小约2.43°;泡沫剂各参数对刀盘扭矩影响程度是泡沫浓度泡沫流量膨胀率,对盾构推力影响程度是泡沫浓度膨胀率泡沫流量,泡沫浓度对两个掘进参数的影响都最大。当采用改变泡沫系统参数来改善掘进状况时,优先选择改变与掘进参数具有显著线性关系的泡沫浓度,来控制盾构推力和刀盘扭矩达到合理的数值范围,保证盾构安全、顺利掘进。在该工程施工中,泡沫浓度每提高1%,盾构推力平均减小约1 710 kN,刀盘扭矩平均减小约316 kN·m。     

越海泥水盾构隧道泥浆流变特征试验研究

针对目前不同因素作用下海水泥浆流变特征及流变方程不明的问题，选取两种典型的增黏剂开展一系列室内流变试验，探究不同增黏剂含量及环境温度对海水泥浆流变参数的影响规律，并从微观层面揭示泥浆流变参数变化机理。结果表明：相较于羧甲基纤维素钠（CMC），同等含量的增黏剂聚阴离子纤维素（PAC）具有更好的海水泥浆流动性增强效果，可显著提升泥浆黏度和物理稳定性，含0.4%PAC、12%钠基膨润土的海水泥浆的黏度有较大程度提升；不同PAC含量下海水泥浆流动模式均符合幂律模型，且随温度的升高，其稠度系数k和流变指数n分别呈下降和增加趋势；微观角度上，增黏剂分子链上的羟基与膨润土颗粒之间相互作用形成分子内氢键，是增黏剂起到增强泥浆流动性作用的主要原因。     

广西地区路面水泥混凝土耐久性试验研究

文章通过室内实验，研究了双掺超细矿渣和高效减水剂对路面混凝土耐久性和抗裂性的影响，并将其与硅粉混凝土进行了对比。试验结果表明，在选定合适的配合比后，改性混凝土的力学性能和耐磨性较普通混凝土有所提高，抗塑性开裂能力有明显改善。此外改性混凝土虽然强度和耐磨性较硅粉混凝土低，但抗裂性能更为优越。     

胶粉/杂多酚复合改性沥青制备与性能分析

将废橡胶轮胎粉（Rubber powder,RP）添加至沥青中制备胶粉改性沥青,既能解决废旧橡胶轮胎对环境带来的黑色污染,又能改善提升沥青路面路用性能。但由于胶粉颗粒在溶胀后与沥青的相容性差,单一胶粉改性沥青的储存稳定性不佳。鉴于此,引入生物废油杂多酚（Heteropolyphenol,HP）对废橡胶粉进行改性。采用相色谱-质谱联用试验和同步热分析试验分析杂多酚作为沥青改性剂的可行性及其适宜改性温度;制备不同复合配比下的RP/HP复合改性沥青,并对其物理-流变性能进行测试分析;通过改性前后沥青三大指标（针入度、软化点、延度）及流变学指标的变化幅度,确定RP/HP复配的最佳掺量。试验结果表明：胶粉和杂多酚颗粒相互接触会形成凝胶膜连接,其与沥青形成的半固态连续结构会促使RP/HP复合改性沥青的物理-流变性能显著提升,且推荐的胶粉与杂多酚的最佳掺量分别为18%和4%。     

基于纤维素改性的干粉砂浆配合比试验研究

文章为了掌握纤维素HPMC改性干粉砂浆的基本性能,优化配合比设计,改善拌和物的施工性能,采用常规的试验方法对HPMC改性砂浆的保水性能、力学抗压强度、抗折强度性能进行了综合研究,分析了HPMC、粉煤灰及灰砂比等变化对砂浆基本性能的影响。试验结果显示:(1)随HPMC用量的增加,砂浆分层度值和抗压强度值均呈下降趋势,在掺量0～0.2%范围内,分层度和抗压强度指标下降显著,在0.2%～0.35%范围内,二者的下降幅度显著减小;(2)随着粉煤灰掺量的增加,干粉砂浆的力学强度呈下降趋势,对7d早期强度的劣化效果更为显著,而对28d强度的劣化有所减弱;(3)随灰砂比的降低,砂浆的抗折强度、抗压强度均呈下降趋势,HPMC改性砂浆的保水性能优于常规砂浆,但在相同配合比条件下,HPMC改性砂浆的抗压强度、抗折强度值均低于基准砂浆的强度,且随着灰砂比的降低,抗压强度和抗折强度损失变化率均呈先增加后降低的变化趋势。总之,HPMC改性干粉砂浆具有优良的保水性能,显著改善了拌和物的施工和易性,综合分析确定在基准配合比相同条件下,优选灰砂比为1∶3,HPMC的掺加用量为水泥胶结料的0.1%,粉煤灰基准用量为10%。     

地铁双护盾TBM隧道穿越富水断裂带管片壁后回填注浆技术研究

城市地铁双护盾TBM在富水断裂带地层掘进时易面临涌水、围岩自稳性差等问题，而对管片壁后与围岩的间隙进行同步注浆既能够起到止水，又能够起到加固和及时支护围岩的作用。基于此，设计TBM盾尾封堵板结构，提出豆砾石吹填与同步注浆回填的新型施工工艺。首先通过室内试验确定同步注浆浆液的最优配比，然后依据管片预留孔点位及围岩与管片之间的间隙体积提出“三步吹填豆砾石”和“三次注浆”的回填工艺，最后进行现场应用。结果表明：同步注浆浆液的最佳A液配比为粉煤灰∶水泥∶水=2.5∶1∶2，其结石率可达95%,A液∶B液=1∶1的双液浆初凝时间短、抗水稀释能力强；现场采用该工艺后，豆砾石吹填饱满，回填体结构完整，成型隧道结构稳定，管片沉降控制效果良好，无渗漏水现象。     

土压平衡盾构土体改良泡沫剂的试验研究

文章根据土压平衡盾构隧道施工土体改良泡沫剂的技术要求,针对土压盾构所用泡沫剂的配方进行了研究。研究过程中,利用高速搅拌法对常见的表面活性剂进行了优选,确定以SDS为主发泡剂,用AES对SDS进行复配,试验结果表明,当SDS/AES复配比例为6∶4、总浓度为3 g·L~(-1)时,向体系中加入浓度为0.2 g·L~(-1)的表面活性类稳泡剂十二醇和0.04 g·L~(-1)的高分子聚合物类稳泡剂阳离子瓜尔胶,对该发泡体系具有很好的稳泡效果。由此得出经济、环保、发泡性能和稳泡性能良好的泡沫剂实验室配方,并进行了浓缩调整,得到了稳定均一的泡沫剂成品配方为6.82%SDS+4.51%AES+0.57%十二醇+0.2%阳离子瓜尔胶+87.9%水。新型泡沫剂的性能指标和经济性均优于国内外同类产品。     

海底隧道注浆材料耐腐蚀性能研究及工程应用北大核心CSCD

海水具有较强的腐蚀性,极容易通过围岩薄弱区域侵蚀破坏隧道衬砌结构,为保证支护结构的耐久性,文章以普通硅酸盐水泥为基材,通过调节减水剂、速凝剂和高分子聚合物的掺量来设计耐腐蚀注浆材料的配合比,并对不同配合比注浆材料进行了耐腐蚀指标测试和现场注浆效果检验。室内试验结果表明,该注浆材料试块(水灰比为0.65~1.0)在海水浸泡360 d的强度腐蚀系数大于0.80,体积稳定性良好;为加快侵蚀速度,将试块浸泡在饱和MgSO;溶液中,注浆材料试块(水灰比为0.65)浸泡360 d的强度腐蚀系数大于0.80,体积稳定性仍良好。通过现场注浆试验对结石体强度进行测试,测试结果表明,在饱和MgSO4溶液中浸泡180 d的浆液结石体的点荷载强度均值为0.931 kN,比未浸泡试块的强度均值0.984 kN减少了5.5%,进一步验证了注浆材料的耐腐蚀性能。