富水砂卵石地层土压平衡盾构隧道碴土改良试验研究

文章以成都地铁3号线盾构隧道工程为背景,进行针对性的富水砂卵石地层碴土改良试验。通过室内试验研究,得出改良剂的合理浓度配比以及在不同含水率条件下泡沫改良的优化掺入比范围。在现场试验中,使用盾构主要参数作为间接评价碴土改良效果的指标,分析了在保证土体改良剂质量的前提下,采用泡沫剂+水在稍密卵石和中密卵石为主的富水砂卵石地层中进行碴土改良的可行性。运用三维有限元数值模拟进一步验证了其室内和现场碴土改良试验结果,得出的盾构隧道碴土改良剂优化配比值以及主要掘进参数值,可为类似在建和拟建工程提供参考。     

南京砂岩地层盾构掘进中的土体改良技术

为了确保土压平衡盾构在砂岩地层中能够顺利施工,需将砂岩土体改良成具有良好的塑性流动性、较低渗透性以及较小内摩擦角的土体,通常采用的方法是在开挖面及土仓内注入各种土体改良剂。介绍了南京轨交禄口机场线某段区间隧道工程添加泡沫剂的土体改良方法。通过对土质的分析、泡沫剂改良土体的室内实验,确定了该工程采用泡沫剂的施工参数,从而确保土压平衡盾构在砂岩地层中的顺利施工。     

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。     

富水复合地层土压平衡盾构渣土改良试验研究

针对南昌地铁4号线富水复合地层，对饱和砾砂和中风化泥质粉砂岩进行渣土改良试验，选择合适的改良剂，并开展改良剂性能测试，基于坍落度试验、渗透性试验、直剪试验确定饱和砾砂和中风化泥质粉砂岩的改良剂合理添加比。将室内渣土试验成果应用于现场渣土改良，验证室内渣土改良试验的合理性。结果表明，采用泡沫剂溶液浓度为3%和膨润土泥浆配合比为1∶8时，改良剂性能满足工程要求。对于饱和砾砂渣土，合适的改良剂添加方式为泡沫与膨润土泥浆比4∶1，添加比为5%～7%；对于中风化泥质粉砂岩，合适的改良剂添加方式为泡沫与膨润土泥浆比为1∶4，添加比为10.8%～12.6%，或者全膨润土泥浆，添加比为9.9%～12%。     

泡沫改良富水砂层工程性质的实验研究

土压平衡盾构穿越复杂地层时,必须采取土体改良措施,目前泡沫改良土体已被广泛应用于盾构施工中.我国地铁施工中所用泡沫剂多为进口产品,国内产品因质量原因采用很少.利用自行研制的泡沫剂开展泡沫对细砂、粗砂土性改良的试验研究表明,泡沫不但能显著降低砂土的渗透系数和剪切强度,而且能大大增强土的压缩性:若加入适量膨润土或粘土,则可获得进一步提高砂土保水性、流动性及进一步降低砂土的渗透系数和剪切强度的效果,这对盾构施工中改良土体工程性质的研究具有重要意义.     

双圆盾构主要部件组装技术

Ф6520×W11 120双圆盾构掘进机的切口环在车间组装时,因其具有重量重、体积大和组装要求高的特点,为保证安装精度,必须采取相应的技术措施。较为详细地叙述切口环的壳体拼装、驱动装置安装、切削刀盘安装及切口环整体90°翻身的过程,为以后类似的部件组装提供参考。     

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。     

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。     

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。     

复合地层盾构隧道泡沫改良碴土试验研究

盾构长距离穿越复合地层时,会出现喷涌、刀盘结泥饼、刀盘扭矩过大、刀具磨损严重等施工问题。文章通过自制泡沫发生装置,进行了泡沫改良碴土试验,分析了不同泡沫注入率下全风化、复合、强风化地层碴土的各项物理参数变化情况。试验结果表明:注入泡沫可有效降低碴土的渗透性系数、粘聚力和内摩擦角;使用注入率为20%的泡沫处理改良碴土,其渗透性系数可降低至10-6m/s,满足盾构隧道施工的抗渗要求;盾构掘进强风化土、复合土、全风化土时,满足理想状态下土体"塑性流动"要求的最优泡沫注入率分别为30%,10%和10%。     

大直径双模盾构浅覆土无障碍始发变形控制研究

为探究浅埋环境下大直径双模盾构无障碍始发过程中的变形控制策略，依托新建成蒲铁路紫瑞隧道盾构掘进区间工程，利用FLAC 3D软件建立可视化数值模型，并结合现场监测数据和施工参数，对双模盾构无障碍始发全过程进行模拟，研究刀盘切削洞门围护桩时所施加刀盘推力的数值特征对于桩后土体位移的影响；通过对比不同加固范围的位移控制效果，验证传统加固理论及其改进方法在无障碍始发下的应用可行性。结果表明：（1）刀盘推力的数值特征对于桩后土体位移的影响存在地层差异性，黏性地层下的影响效果要显著于圆砾、砂卵石这类非黏性地层；（2）不论何种地层，刀盘推力梯度对于桩后土体位移的影响效果均要显著于推力数值大小；（3）传统加固理论及其改进方法在无障碍始发下仍可应用，其中横向加固宽度的理论计算值偏于保守，纵向加固长度则基本满足土体稳定性要求；（4）始发段盾构模式转换位置的选择对于后续施工引起的地表竖向位移有着显著影响，建议选在加固区域内或靠近加固区边界处。     

CMC改性海水泥浆性质变化及砂地层成膜试验研究北大核心CSCD

为探究泥水盾构穿越海底砂地层时羧甲基纤维素钠(CMC)对海水泥浆性质及成膜效果的影响,配制不同CMC掺量的海水泥浆,分析泥浆泌水率、黏度、Zeta电位等性质的变化情况,并开展了泥浆渗透成膜试验。研究结果表明:相对于海水泥浆,加入CMC后的泥浆黏度逐渐增大,2h泌水率显著减小,形成的泥膜中结合水含量逐渐变大,泥膜渗透系数减小至4.03×10^(-8)cm/s;改性海水泥浆中粒径小于75μm的细颗粒含量显著增加,静置24h后,泥浆上部呈现浑浊,下部依然存在较严重的沉淀;当CMC掺量达到0.16%时,改性海水泥浆2h泌水率小于10%,成膜渗透流量小于0.01m^(3)/m^(2),可以保证泥浆短期稳定性并形成致密泥膜。