高性能同步注浆材料专用外加剂的研制

为利用盾构泥砂成功制备出高性能同步注浆材料,采用膨润土、凹凸棒黏土、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、FDN减水剂、聚羧酸减水剂与葡萄糖酸钠进行复配,优选配方组成,研制出高性能同步注浆材料专用外加剂HMA。结果表明,掺加HMA配制出的同步注浆材料工作性能好,初始流动度可达210 mm,流动度经时损失极小,能有效防止管片上浮,稠度值为10 cm左右,泌水率几乎为0,抗水分散效果好,28 d水陆强度比可达0.90以上。说明HMA外加剂非常适合用来配制高性能同步注浆材料。     

狮子洋隧道同步注浆与二次注浆技术

狮子洋隧道为全断面穿越基岩地层的大直径盾构隧道,在基岩地层施工过程中发现的同步注浆浆液流失的问题不同于一般软土盾构隧道,同步注浆浆液需改善其抗水分散性。通过在浆液中掺水溶性的有机絮凝剂的方式调制抗水分散同步注浆浆液,并采取同步注浆与适当的二次注浆相结合的注浆方式保证壁后填充效果。施工后采用探地雷达对全盾构隧道壁后注浆层进行检测,以确保盾构结构安全稳定。     

盾构隧道快硬高性能同步注浆材料研究

为满足某些特殊盾构工况(地下水流大、断面水压高、冲刷力强)注浆工程及抢修、补注工程的顺利施工,需研制具有快硬、抗水分散性和稳定性好等特点的高性能同步注浆材料。以42.5快硬硫铝酸盐水泥(R.SAC42.5)、粉煤灰(FA)、矿渣微粉(SL)和砂作为基体材料,采用聚羧酸减水剂(PC)-膨润土(BE)-三乙醇胺早强剂(TEA)的复合保水、稳定、早强外加组分,优选配合比为R.SAC42.5∶FA∶SL∶BE∶砂∶水∶PC∶TEA=1∶3∶1∶0.5∶10∶2.25∶0.03∶0.08%,制备出初始流动度为210 mm、泌水率为0.14%、浆液pH值为9.6、1 d抗压强度为2.5 MPa的盾构隧道快硬高性能同步注浆材料。     

盾构快速掘进下同步注浆材料优化配合比设计

在台山核电取水隧洞施工过程中,管片监测结果显示1#隧洞前期上浮和错台较大,为防止管片上浮挤压破坏盾尾刷,同时解决上浮量较大时管片成型质量较差的问题,从同步注浆浆液配合比入手,采用配合比设计、试验改进配合比的方法,研究减水剂、聚丙烯纤维及絮凝剂对同步注浆浆液性能的影响。通过调整胶凝材料组分、水胶比,添加絮凝剂、有机纤维和减水剂,制备出可减少管片上浮、抗水分散性好、抗渗性好于一体的高性能同步注浆材料。根据实践情况,优化后的配合比能有效地减小管片上浮,满足盾构快速施工条件下的管片成型质量要求及盾尾抗渗水性能。     

单液活性同步注浆浆液的配合比试验

系统地研究各同步注浆材料对单液活性浆液性能的影响规律,探讨水胶比、胶砂比、膨水比、粉灰比对单液活性同步注浆浆液性能的影响,根据研究结果针对不同的地质条件对浆液性能的不同要求,提出同步注浆浆液配比的优化方向,为越来越广泛的盾构隧道同步注浆施工提供借鉴作用。     

浅覆土条件下盾构隧道同步注浆现场试验研究

盾构隧道不同覆土条件会造成隧道受荷体系的大小及分布形式发生改变,对软土地层超浅覆土下盾构隧道同步注浆作用机理的研究具有重要意义。结合沿海地区某盾构隧道工程实例,针对盾构法隧道超浅覆土同步注浆施工中面临的土层管片受力不均衡、受施工影响敏感性较强等问题,研制出一种新型同步注浆浆液。通过现场监测和理论分析等方法,研究了土压力及孔隙水压力与埋深及盾构开挖位置的关系,重点分析了超浅埋盾构隧道同步注浆施工过程中隧道周围地层土压力的分布模式及孔隙水压力的变化规律,并给出了超浅覆土段盾构同步注浆施工的合理注浆参数。研究成果可以为类似工程的设计与施工提供理论指导。     

复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料研究

为解决传统注浆材料耗费水泥量极大的问题,需研制出工作性能好和经济环保的注浆材料。通过对比不同体系双液注浆材料的性能,优选出复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料,并研究钢渣与矿渣的掺量、水玻璃的体积掺量及水灰质量比等对双液注浆材料工作性能、胶凝性能和抗压强度等的影响规律。研究结果表明： 当钢渣与矿渣的掺量为60%,水玻璃的体积掺量为 20%~30%、水灰质量比为0.7~1.0时,所制备的浆液凝胶时间可控,流动度在300 mm以上,3 d的抗压强度在13 MPa以上。     

砂卵石地层盾构穿越风险工程沉降控制技术研究

本文以北京地铁10号线公主坟站-西钓鱼台站工程为例,探讨研究了砂卵石地层盾构穿越多样风险源工程施工措施,并以研究成果指导工程的实践,且取得了良好效果。论文提出了不同地层同步注浆参数的控制范围,得出适应于不同地层参数的盾构同步注浆综合控制技术,同时利用数值分析软件分析了同步注浆采用单浆液与双浆液与地表沉降的关系。在工程施工中,对地铁盾构参数进行了深入研究,结合试验段相应数值统计,提出了在不同地质条件下,盾构刀盘扭矩、盾构推力以及土压力的控制范围。本文经理论分析、模拟计算及实践修正后,提出的盾构穿越重大风险工程沉降控制技术对类似工程具有较强指导意义。     

无机结合料-废弃泥浆复合胶结材料配合比及作用机制

针对盾构泥浆特有的胶结性能,采用Box-Behnken 响应面法,利用泥水盾构泥浆与水泥、粉煤灰2 种无机结合料掺配制备同步砂浆胶结材料的配合比进行研究,确定最佳配合比。通过XRD 和SEM 对无机结合料-盾构废弃泥浆复合胶结材料硬化机制分析结果表明,盾构废弃泥浆特有的微观结构加速了无机结合料水化硬化反应,提高了净浆强度,所提出的无机结合料-盾构废弃泥浆复合材料可作为类似工程泥水盾构同步砂浆的胶结材料。     

盾构同步注浆试验平台试验装置的设计

根据国内外现有的同步注浆试验平台试验装置,结合自身需要对土箱、推进装置和同步注浆装置等试验装置进行设计。从盾构内部同步注浆系统和盾构外部客观施工条件2方面入手,运用土力学、液压系统设计和盾构平台设计的相关经验数据,归纳出同步注浆平台中土箱、推进装置和同步注浆装置设计的一般方法,为搭建一套同步注浆平台提供了理论依据。     

盾构隧道渣土改良理论与技术研究综述

土压平衡盾构在掘进过程中常遇到结"泥饼"、喷涌、刀具磨损等难题，需要对渣土进行合理改良，方可确保隧道顺畅掘进。常用的渣土改良剂有水、泡沫剂、分散剂、黏土矿物和絮凝剂，其中水和泡沫剂适用于各种地层，分散剂适用于黏性较大的地层，黏土矿物适用于缺乏细粒的颗粒土地层，而絮凝剂则适用于富水粗颗粒土地层，改良剂能够改变渣土的塑流性、渗透性、磨损性、黏附性、抗剪强度、压缩性等力学性质。针对盾构渣土改良难题，从渣土改良剂类型及技术参数、渣土改良评价指标及确定方法、改良黏性渣土力学行为、改良非/低黏性渣土力学行为、渣土改良下盾构掘进力学行为等5个方面，详细剖析了国内外盾构渣土改良理论和技术发展动态，总结既有研究不足之处。最后，提出了渣土改良研究方向建议：①水环境和温度对渣土改良效果影响；②黏性地层防"泥饼"新型改良剂的开发；③粗颗粒渣土改良技术；④渣土改良评价指标和体系的建立；⑤渣土改良作用下盾构掘进精细化数值模拟；⑥智能化渣土改良技术。     

南昌复合地层盾构渣土改良技术

为解决在南昌富水条件下砂层与泥质粉砂岩复合地层中喷涌、结"泥饼"、渣土"流塑性差、含水量高、渗透系数大"等施工难点,以南昌地铁1号线中子(中山西路站—子固路站)区间、八八(八一广场站—八一馆站)区间盾构施工为背景,通过数据统计及案例分析,得出液态高分子聚合物可作为抑制喷涌常态措施,泥质粉砂岩及富水砾砂层地质条件下,选取泡沫剂作为渣土改良添加剂,在砂砾石与泥质粉砂岩的复合地层,可考虑添加一定量的膨润土或高分子聚合物,解决砂砾石地层中渣土流动性差、防喷涌及粉质泥沙岩中结"泥饼"等问题。砂砾层体积与渣土总体积之比小于等于1/3时,渣土改良方式采用泡沫剂与分散剂溶液;大于1/3而小于2/3时,改良方式采用膨润土与泡沫剂溶液;大于等于2/3时,改良方式采用水土比8∶1膨润土与浓度为3%泡沫剂溶液,但膨润土用量应增加。     

南京纬三路过江通道泥水处理及全线路废弃土再利用技术

利用泥水盾构修建隧道不可避免地会产生大量泥浆和废弃土,如何经济环保地进行泥浆和废弃土处理成为工程面临的一大难题。以南京纬三路过江通道工程为背景,针对该地质条件下泥水处理的难点,通过合理的泥水场地布置和设备选型,并采用针对不同地层的配浆试验、分离设备的选择性使用等措施,实现了泥浆的高效、高质供给,确保了工程顺利实施;根据泥水盾构前后掘进所穿越地质条件的差异,通过废弃黏土和废弃黏土泥浆配制盾构掘进用泥浆、废弃粉细砂用作壁后注浆材料以及废弃卵砾石和碎岩用于混凝土骨料等技术,实现了全线路废弃土的再利用,不仅具有极大的经济效益,还解决了废弃土带来的占地、污染等环境问题,为泥水盾构全线路施工中泥水处理和废弃土再利用提供了新思路。     

广深港客运专线狮子洋隧道泥水盾构泥浆综合管理技术

泥水盾构在穿越软弱不良工程地质及有高压涌水风险的地层施工过程中,确保泥浆系统高效运转、达到盾构快速掘进是当前泥水盾构施工面临的重要课题之一。介绍狮子洋隧道泥浆管理过程中泥浆配制、泥浆循环及泥水处理技术,并对盾构穿越特殊地层的泥浆管理技术进行总结。主要结论与建议如下:1)泥浆材料种类繁多,需要考虑经济因素及地层条件,合理选择泥浆配置主要材料及外加剂;2)泥水盾构穿越复杂地层时泥浆的各项性能指标必须根据地层变化情况及时进行调整;3)进一步开展泥浆黏粒含量、失水量及胶体率等参数现场快速测定试验研究。     

南水北调工程粘土岩基本物理性质试验研究

粘土岩是南水北调中线工程总干渠潞王坟膨胀岩试验段具有代表性的膨胀岩之一。通过颗粒分析试验、击实试验、膨胀性试验和渗透试验来了解其基本物理性质,结果表明:①粘土岩的颗粒组成以粉粒、粘粒和胶粒为主,含有少量砂粒,级配一般;轻型击实、干土法制样时,粘土岩最优含水率为25.9%,最大干密度为1.56 g/cm3。②粘土岩的自由膨胀率为68%～70%,具有中等膨胀潜势;其无荷膨胀率、膨胀力均随干密度的增加而增加,但干密度达到1.60 g/cm3后,粘土岩的无荷膨胀率和膨胀力增幅均有不同程度的减缓。③粘土岩原状样和重塑样的渗透系数随着干密度的增大而减小。     

南京纬三路过江通道弃砂在壁后注浆材料中的利用

为了解决南京纬三路过江通道施工产生的弃砂在壁后注浆浆液中的再利用问题,通过将施工产生的弃砂筛分成细度模数分别为1.652、1.096、0.773的砂,并将其分别用于配置不同水胶比的壁后注浆浆液,探究了砂的细度模数对壁后注浆浆液基本性能的影响,进而提出了弃砂再利用的方法。结果表明:浆液用砂的细度模数越高,浆液的流动度、稠度、泌水率、体积收缩率和凝结时间越长,强度越低;弃砂细度模数筛分为0.75~1.08,水胶比为0.9,可直接作为壁后注浆材料。南京纬三路过江通道弃砂再利用的方案为:将弃砂过1.25 mm筛后75%替换原浆液用砂,调整水胶比为0.85;或50%替换原浆液用砂,调整水胶比为0.9,2种方案都满足了工程要求,并具有一定的经济效益。     

无水砂层土压平衡盾构长距离掘进施工技术

在石家庄典型地质全断面无水砂层及无水粉质黏土与砂层组成的复合地层,土压平衡盾构掘进施工中易出现“盾构推力扭矩大、盾构出土不顺利、地表沉降量较大、刀盘螺旋输送机磨损严重、盾构掘进姿态控制不易控制”等施工难点。以石家庄市轨道交通1号线和平医院站-烈士陵园站区间施工为背景,通过盾构选型、掘进参数统计及分析,得出盾构在全断面砂层中掘进时必须向改良土体注入膨润土泥浆和泡沫,以达到改良和建摩的作用;盾构在粉质黏土和中粗砂组成的复合地层中掘进时,单独使用泡沫改良土体就能满足掘进要求,膨润土泥浆将不以改良渣土为第一目的,而以润滑为第一目的;在这种地层掘进时,不应只注重掘进是否顺利,还应保护盾构构件,因此在黏土地层和砂层的复合地层掘进时,加入水或膨润土泥浆是必要的。     

盾构渣土的绿色处理及路基填料性能研究

随着我国地铁建设,产生了巨大量的盾构渣土。目前国内多采用消纳弃置,这种处理方式会造成土地资源浪费和环境污染。研制一种专业处理盾构渣土的复合固化剂,降低含水率,改良固化土颗粒组成,降低有机物含量,提高强度及稳定性。通过系列试验,对绿色处理后的盾构渣土的无侧限抗压强度、抗剪强度、加州承载比等力学性能指标进行分析,试验证明,绿色处理后的盾构渣土具有较高的强度和较好的工程特性,可用作道路路基填料。为盾构渣土的工程再利用提供了有益的参考。