砂砾土注浆结石体抗冲刷特性试验研究

砂砾土广泛分布于洪涝灾害多发区,而注浆是提高土体抗冲刷能力的一种常用方法,探明注浆对砂砾土抗冲刷特性的影响对于提高砂砾土路基的防洪性能有重要指导作用。通过自行设计的动水冲刷试验台进行砂砾土注浆结石体动水冲刷试验,以颗粒冲刷流失率作为注浆结石体抗冲刷性能的定量评价指标,研究砂砾土注浆结石体在不同动水流速、含水率、注浆量以及养护龄期下的冲刷特性变化规律,并采用灰色理论分析动水流速、含水率、注浆量以及养护龄期与砂砾土注浆结石体颗粒冲刷流失率之间关联度。结果表明,冲刷的动水流速越高,砂砾土注浆结石体的颗粒冲刷流失率越高;砂砾土处于低水流速环境中时,增大注浆量可有效降低砂砾土的颗粒冲刷流失率;当砂砾土处于高水流速环境时,通过提升注浆量并不能有效提高抗冲刷效果;砂砾土注浆结石体在处于最优含水率时抗冲刷能力最强;随着注浆量的提升,结石体抗冲刷能力不断增大,但增速逐渐降低,而留存结石体形态逐渐从不规则锥形体发展为椭球体,留存结石体的尺寸也在不断增大;随着养护龄期的增长,注浆结石体的抗冲刷能力有一定的提升,但增长速度逐渐降低趋于平缓;对砂砾土结石体冲刷流失率影响程度从大到小依次为动水流速、含水率、注浆量...     

断层破碎地层泥水盾构泥浆渗透试验研究

为解决泥水盾构在断层破碎地层施工所需泥浆的配制问题,依托长沙地铁6号线桐文区间穿越湘江段工程,采用室内试验研究方法,对断层破碎地层泥水盾构泥浆配比、泥浆渗透及泥浆与地层适应性进行系统研究,研究结果表明:泥浆在断层破碎地层渗透时,超静孔隙水压力和滤水量稳定所需时间以及稳定后数值随着泥浆黏度、比重增大而减小,随着泥浆滤失量降低而减小;基于泥浆与地层适应性分析结果,得到泥浆配比为水:黏土:膨润土:羧甲基纤维素:腐殖酸钠=720:131:73:3.6:1.8;得到泥浆特性值泥浆黏度为30～35 s,泥浆比重为1.133～1.145 g/cm~3,泥浆滤失量在13.5 mL以下;以NDSY-3型泥浆在断层破碎地层渗透试验为研究对象,利用荧光素对泥浆渗透路径进行研究,得出泥浆渗透模型。     

南昌上软下硬地层土压平衡盾构渣土改良技术研究

以南昌地铁一号线5标中山西路站—子固路站盾构穿越上覆砂砾下卧泥质粉砂岩复合地层为背景,通过矿物成分分析,得知泥质粉砂岩中高岭土、伊利石和蒙脱土等黏土矿物成分含量高达40.5%,是现场盾构隧道容易结泥饼的关键原因。在室内试验成果的基础上,提出了渣土改良方案,并结合现场实施效果,相应地修正了现场渣土改良参数。总体而言,上覆砂砾下卧泥质粉砂岩复合地层土压平衡盾构渣土改良,每环管片所需泡沫剂确定在63~82 L,注水量为6~8 m3。     

砂砾地层中盾构隧道衬砌后背回填注浆效果的试验研究

针对砂砾地层盾构施工中,壁后注浆的浆液作用效果进行了研究.对三类成分不同的壁后注浆浆液作用效果进行了比较.通过模型试验对工况进行的模拟研究表明,含有粉煤灰和膨润土在壁后注浆时对地表位移的控制起着显著的作用.并对该砂砾土层的注浆量范围提出了建议,以供参考.     

采用PHP泥浆提高大直径钻孔桩施工速度研究

通过对容桂水道特大桥主跨钻孔桩采用P.H.P泥浆与普通泥浆施工的优缺点进行对比,提出采用P.H.P泥浆的优越性。通过在膨润土中添加适当的纯碱(Na2CO3)、羟甲基纤维素(C.M.C.)、聚丙烯酰胺P.H.P,以提高泥浆的提渣、护壁、润滑作用。重点介绍基浆的制备,P.H.P鲜泥浆的配置、施工工艺以及施工中需要注意的问题。     

盾构法施工引起的地层变位分析

研究目的:在城市隧道施工过程中,地层变位的大小往往成为决定施工成败的关键因素之一.通过对因施工引起地层原始应力状态改变、土体损失、管片衬砌变形等进行分析,合理设定盾构掘进参数,建立有效土压平衡,减小对地层的扰动和地层损失,保证施工质量.研究结论:以北京地铁4号线19标段盾构工程为例,对施工开挖造成地层原始应力状态改变、地层损失引起的地层位移进行了分析,并对施工现场进行监控量测.分析和量测数据验证,合理设定土压、同步注浆、掘进速度等掘进参数,建立有效的土压平衡,即可将各项变形控制在规定的范围内.     

砂卵石地层泥水盾构泥浆配制及渗透试验研究

研究目的:本文以北京地下直径线盾构隧道为工程背景,针对北京砂卵石地层大直径泥水盾构泥浆的配制及成膜问题,采用室内试验研究泥浆特性的影响因素,从泥浆渗流量、孔隙水压力、泥膜抗渗性及渗透距离方面对试验泥浆的作用效果进行分析和评价。研究结论:(1)泥浆添加剂宜采用聚丙烯酰胺、正电胶干粉和羧甲基纤维素钠的组合形式;(2)配制的红色改性钠膨润土泥浆,对开挖面的稳定和渣土运输方面的作用效果显著,但泥浆形成泥膜的时间并不明显;(3)华北油田Ⅲ型泥浆能够快速地封堵地层的孔隙,降低水的滤失,所形成的泥膜抗渗性较好,是北京砂卵石地层泥水盾构最理想的泥浆类型;(4)本研究结果可对类似的砂卵石地层泥水盾构工程施工提供一定的参考及借鉴。     

高含水率盾构废弃泥浆固化及强度特性研究

泥水盾构隧道施工会产生大量废弃泥浆，易引起环境污染等问题。为了提高废弃泥浆的力学性能，以济南某隧道泥水盾构施工过程产生的废弃泥浆为研究对象，研制了一种新型固化剂，以解决废弃泥浆再利用问题。在室内制作水泥固化土及新型固化土试样进行强度特性测试，并用扫描电镜对试样的微观结构和孔隙特征进行了研究。研究结果表明：当水泥掺量为15%时，新型固化土7 d抗压强度约为水泥固化土的3.5倍；外掺剂的最佳掺入比为水泥掺量的12%,可提高固化土的早期抗压强度及抗剪强度；新型固化土中生成了水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物，形成了较好的骨架结构；废弃泥浆属于黏塑性宾汉流体，固化过程中发生了聚并和固化等复杂作用，逐渐向弹塑性流体过渡。     

土压平衡盾构穿越透水砾砂层渣土改良试验研究

土压平衡盾构在透水砂性地层掘进时,通常会出现不同程度的渣土喷涌问题,严重时可能威胁盾构隧道管片衬砌结构的安全。针对土压平衡盾构穿越深圳地铁7号线大沙河段透水砾砂层掘进施工,采用钠基膨润土与CMC作为渣土改良基材,开展透水砂层土压平衡盾构掘进渣土改良室内试验,揭示了改良剂浓度、掺量及不同组合对渣土改良效果的影响规律,并据此提出具有针对性的配比方案。研究结果表明:钠基膨润土泥浆对饱和砾砂改良效果显著,膨润土泥浆与CMC混合使用可以进一步降低改良土体的渗透系数,提升土体改良效果;结合工程实际给出膨润土泥浆浓度为11%、膨润土浆液与渣土体积比为1∶4的改良方案,通过对改良后渣土状态、盾构施工参数及地表沉降控制效果的综合分析,验证所提渣土改良方案的可行性。     

泡沫和膨润土泥浆对改良砂土渗透性的研究

依托南昌地铁4号线民园路西站—火炬路站区间富水砂层区段盾构施工,通过沿线地层组成、掌子面砂土颗粒级配分析,采用泡沫、钠基膨润土泥浆作为渣土改良主要材料,开展室内渣土改良试验,研究土压平衡盾构在穿越高渗透性、高水压砂性土地层时改良剂对渣土渗透性的影响,并得出渣土改良综合解决方案.结果表明:①膨润土泥浆对砂土渗透性改善优于...     

微承压水地层超深地下连续墙成槽稳定性分析

以苏州火车站综合改造工程中连续墙成槽施工为背景,结合一典型事故案例,通过现场施工、检测及计算分析,从地层条件、施工参数等方面探讨了微承压水地层中超深基坑地下连续墙的成槽稳定性问题.研究表明:微承压水地层是连续墙成槽塌孔的重要因素.抓斗施工时频繁抓土与上提,使其下方一定范围的泥浆受到负压影响而减弱护壁作用.地面超载较小时...     

饱和粉细砂地层中泥水平衡盾构施工泥浆配制室内试验研究

在高渗透性富水饱和粉细砂地层中进行泥水平衡盾构施工时,确定合理的泥浆参数是保障盾构前方泥膜质量的关键。本文以膨润土、羧甲基纤维素钠及纯碱为试验材料,采用交叉设计方法制备了30个试样,通过室内泥浆配比试验,得到了不同配比下泥浆试样的相对密度、黏度及失水量,分析了不同材料配比对泥浆参数的影响,并结合现场盾构隧道试验段出渣量确定了最佳泥浆配比。     

全断面黏土地层泥水盾构改造及高效环流出渣技术研究

扬州瘦西湖隧道采用旧泥水盾构设备全断面穿越膨胀性黏土地层,施工过程中泥浆产量大、难以分离,并且容易引发黏土块黏附刀盘、堵塞排泥系统等问题,从而影响施工的正常进行。针对扬州瘦西湖隧道工程环流系统面临的难题,对盾构刀盘的刀具进行重新选型和配置,对冲刷系统和环流管路进行一系列改造,通过室内模拟实验揭示黏土块溶崩破碎规律,实现了黏土块的块状切削和泥浆减量化,防止了刀盘结饼、泥水管路堵塞,形成了全断面黏土地层高效环流及出渣技术,保证了工程的顺利实施,产生了极大的经济效益。     

张集铁路玄武岩分布特征及工程影响研究

研究目的:探讨玄武岩工程影响机理,分析影响方式及程度,提出工程措施建议,提高玄武岩对铁路工程影响的认识和重视程度,同时为其它遇到玄武岩的线路设计施工提供一定的借鉴. 研究结论:玄武岩岩体中常夹粘性土、砂砾土、泥岩和砂岩,厚度及位置变化很大;崩塌落石多发生于逆层山坡上;在路堑地层中位置不同,影响的结果也不同,坡脚下伏越浅,对边坡稳定越有利;在桥基下增加了桥基设计的复杂性;存在于围岩增强了隧道洞壁的稳定性.     

砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究

盾构机在卵石含量高、粒径大的砂卵石地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象;由于土舱内土体颗粒间力的传递是点对点,使支护压力不能有效施加到开挖面上,极易出现地表沉降超限、塌方等事故.为此,以北京地铁9号线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:采用泡沫十膨润土作为土体改良剂对砂卵石地层土体进行改良是可行的;在土体改良过程中应根据出土量、土压力、盾构推力及刀盘扭矩等参数的控制情况,及时调整土体改良剂的注入时间、注入量等参数;在确保盾构出土量可控的前提下,采用满舱欠压掘进模式可以提高砂卵石地层盾构掘进的效率.     

固化垃圾土路基沉降变形特性研究

采用垃圾土作为高速公路路基填料,对比素垃圾土和固化垃圾土路基的沉降量、土压力、水平位移等参数的变化规律,研究了废土路基的沉降变形特征,测试了固化垃圾土对路基变形的控制作用。结果表明:(1)采用水泥、水玻璃和CaCl_2组成的固化剂对兴延高速沿线附近的垃圾土有很好的固化效果。(2)添加固化剂可有效控制路基沉降;随荷载增大和时间增长,沉降量增大;在间歇填充间隔期间,沉降变化很小。(3)固化垃圾土地基和素垃圾土地基的土压力均随荷载的增加而增大;当填充速度加快时,土压力增加得更快。(4)固化垃圾土地基和素垃圾土地基的水平位移在施加荷载前期均较小,随着负荷的增加,素垃圾土地基的水平位移比固化的垃圾土增长得更快。     

盾构法施工引起的地层变位分析

研究目的：在城市隧道施工过程中，地层变位的大小往往成为决定施工成败的关键因素之一。通过对因施工引起地层原始应力状态改变、土体损失、管片衬砌变形等进行分析，合理设定盾构掘进参数，建立有效土压平衡，减小对地层的扰动和地层损失，保证施工质量。研究结论：以北京地铁4号线19标段盾构工程为例，对施工开挖造成地层原始应力状态改变、地层损失引起的地层位移进行了分析，并对施工现场进行监控量测。分析和量测数据验证，合理设定土压、同步注浆、掘进速度等掘进参数，建立有效的土压平衡，即可将各项变形控制在规定的范围内。     

泥水盾构废弃泥浆絮凝脱水试验研究

为解决泥水盾构产生大量废弃泥浆严重影响环境与施工进度的问题,选取广州地铁8号线亭岗—白云湖区间泥水盾构废弃泥浆,对添加单一絮凝剂、复合絮凝剂泥浆及不同相对密度和黏度的泥浆开展试验研究,对比其絮凝效果。结果表明:复合絮凝剂的絮凝效果优于单一絮凝剂,高分子量聚丙烯酰胺絮凝效果优于低分子量的絮凝效果;每500 mL泥浆粉煤灰最佳掺量为1.0～2.0 g,聚丙烯酰胺最佳掺量为1.5～2.0 g,随着相对密度及黏度的提高可以适当减小复合絮凝剂掺量和降低聚丙烯酰胺分子量以节约成本。     

砂卵石地层盾构微扰动施工及掘进控制研究

研究目的:针对北京地铁8号线天桥～永定门外区间右线隧道试验段1～160环掘进施工,结合地层条件分析掘进参数和地表变形间的关系,并对土压平衡盾构微扰动施工控制进行初步探索,以期为砂卵石地层盾构隧道的设计与施工提供借鉴和参考。研究结论:(1)相对于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层,盾构施工在砂卵石地层引起的沉降更大,对地层的扰动也更大;(2)盾构在砂卵石地层中掘进时,按照太沙基松动土压力理论计算得到的开挖面支护压力更加贴合现场实际情况;(3)千斤顶推进速度与螺旋机转速对于调节开挖面支护压力至关重要;(4)盾构在砂卵石地层中掘进所需的推力和扭矩要高于粉质黏土与砂卵石组成的复合地层中的相应值;(5)由于砂卵石土孔隙率较大,故需要及时调整注浆压力以保证注浆量,从而控制地表沉降;(6)对于砂卵石地层中的盾构施工,通过合理控制盾构掘进参数,可以较好地减小地表沉降和地层损失。     

软流塑地层盾构切削钢筋混凝土 桩基工程实践

为实现软流塑地层盾构连续穿越大直径钢筋混凝土群桩,以绍兴地铁 2 号线切桩工程为例,从盾构机的 选型、参数控制、切混凝土及切钢筋机理、刀具磨损等方面分析了撕裂刀对钢筋混凝土桩基的切削效果。主要结 论为：1) 采用 MJS (metro jet system,全方位高压喷射注浆)地层预加固技术和 3 层刀布置技术顺利完成软流塑 地层盾构切桩任务;2)“慢推速、中转速、小扭矩、严控浆、早补强、勤量测”盾构施工控制准则,适宜软流塑 地层盾构磨桩施工;3) 钢筋存在剪拉、弯拉和纯剪 3 种破坏形式,剪拉和纯剪破坏各占 47%和 25%,满足预 期目标;4) 钢筋主要缠绕在中心区刀梁孔洞处和 R≤2 025 mm 范围内,长度以小于 3 m 居多,以弯拉破坏为 主;5) 刀具破损率及磨耗量均随轨迹半径增大而增加,2 500 mm 为刀具磨损陡增的临界值;6) 基于现有刀具 磨损状态,预计可继续切削 1 根直径 1 m 全断面工程桩。