泥水盾构泥水分离系统除渣效率对泥浆的影响

环流系统是泥水盾构的重要环节,通过环流系统的筛分机能及时分离泥水和渣土颗粒。筛分机的筛分效果对泥浆性质影响很大,关系到泥浆的造浆成本。某大型泥水盾构穿越粉细砂地层时,每掘进一环,泥浆密度会从1.12 g/cm3降为1.06 g/cm3,现场需要添加大量膨润土来提高泥浆的密度。针对粉细砂地层分析,根据环流系统中土颗粒的质量守恒进行计算,研究了环流系统的筛分效果对循环后的泥浆密度指标的影响,并与现场实际测量进行比较,得知地层中粒径小于75 μm的土颗粒对提高泥浆密度有利,应该充分利用。提出应当控制好筛分机的筛分效率,使地层中的细颗粒保留下来,为造浆服务,提高泥浆的密度。     

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。     

软土地层管幕洞口止水装置密封试验研究

在管幕箱涵法施工工艺中,洞口密封止水是其中重要的一个环节。其密封性能和止水效果的好坏关系到管幕推进、箱涵施工和对周围地层沉降控制等各个方面。现以田林路下穿中环线地道为例,首先阐述了该工程中所采用的洞口密封及其作用,然后在此基础上进行了洞口密封装置的设计及配套的新型高分子聚合物泥浆研发,以验证新型洞口密封装置及高性能泥浆的效果。通过试验研究得出,在0.6 MPa外界压力作用下,新型高性能泥浆能够起到较好的止水作用,在管幕之间出现少量泥浆的溢出。该试验研究为软土地层中洞口密封施工提供了参考和借鉴,同时也证明了在更深层土层中采用管幕箱涵法施工工艺洞口密封装置止水性能的可靠性。     

不同渗透系数地层中泥浆渗透成膜试验研究

为了改善泥浆在高渗透性地层中难以成膜的问题,给泥水盾构工程中泥浆的配制提供参考,针对膨润土泥浆在砂土地层中渗透成膜的过程,以某高铁隧道砂卵石地层中泥水盾构施工为背景,开展了泥浆在不同渗透系数地层中的成膜试验。试验采用自行设计的内径为300 mm的泥浆渗透装置,利用分级加压的方式使泥浆压力转化为地层的有效支护压力,分析了地层渗透系数、泥皮厚度、泥浆滤失量三者的关系以及成膜的判断方法。研究结果表明:泥皮厚度随着地层渗透系数的变大表现为先增大后减小,而泥浆滤失量随之不断增大,在泥皮厚度增大阶段厚度与滤失量成正相关,在泥皮厚度减小阶段厚度与滤失量成负相关,泥皮厚度最大值点是泥浆渗透有效成膜的转折点;过泥皮厚度最大值点的k线可为泥浆适应性判断提供参考,k线左侧是泥浆渗透成膜的稳定区域,而在k线右侧区域,泥浆颗粒的消耗量与滞留量呈负相关,泥浆的适应性较差;采用D₁₅/d₈₅的值能大致地划分泥浆的渗透成膜类型,D₁₅/d₈₅在10附近是成膜是否有效的过渡区,该区域对应k线右侧临近区域,泥浆渗透可以形成泥皮,但稳定性较差,故泥皮不能作为有效泥膜形成的标志;增大泥浆中颗粒的粒径能提高泥浆的成膜能力,使泥浆k线向右移动,能有效解决泥浆在高渗透性地层中成膜难的问题。     

苏拉马部大桥钻孔桩泥浆牲能研究

在水敏性岩土体中进行钻孔灌注桩施工时,泥浆的失水量指标是钻孔能否成功的重要因素。通过对泥浆性能及适用范围的对比,阐明高分子聚合物泥浆不适合循环钻作业,介绍了苏拉马都大桥钻孔桩施工时选用CMC膨润土泥浆的原因,并对使用海水配制膨润土泥浆可行性进行了分析。     

高浓度膨润土泥浆在大口径越江顶管工程中的应用

传统的膨润土泥浆在大口径、长距离、粉砂地质条件顶管工程中具有一定的局限性,具体表现为:大口径顶管顶部泥浆缺失,复顶后顶力激增以及下坡顶进时泥浆积聚在机头底部。介绍在传统的膨润土泥浆基础上,增设一种高浓度膨润土泥浆来解决上述问题,经实际工程应用取得了良好的效果。详细介绍了高浓度膨润土泥浆的配比以及特性。随后,阐述了其在工程中的应用价值,最后讨论了该泥浆自身缺陷。     

南京纬三路过江通道泥水盾构泥浆配制试验研究

泥水盾构以其良好的适应性在过江过河隧道中得到了广泛应用。合理的泥浆配比及泥浆参数直接关系到盾构掘进的效率、安全及施工成本。以南京纬三路过江通道为背景,选取隧道穿过的4种砂性地层进行泥浆成膜试验,得到各地层的泥浆成膜参数;然后利用淤泥质粉质黏土地层中产生的废弃泥浆作为基础材料,向其中添加膨润土浆或CYHS-3型增黏剂溶液,得到满足4种地层施工需要的泥浆配方。结果表明:1)密度小于1.05 g/cm3的泥浆,不适于在砂性地层中成膜;2)膨润土浆和增黏剂溶液可以调节泥浆黏度;3)当泥浆黏度大于20 s时,膨润土浆对泥浆黏度有明显的调节作用;4)泥浆密度越大,增黏剂溶液对泥浆黏度的提高越明显,当泥浆密度小于1.10 g/cm3时,增黏剂溶液对泥浆的黏度几乎没有影响。     

黄泛区复杂地层中顶管施工关键技术研究

黄泛区地层多为堆积粉土、粉砂,粉砂地层多夹杂钙质结核物,俗称浆结石。顶管在该地层施工时,经常发生喷涌、顶力剧增、出土不畅等严重影响顶管的正常施工。结合郑州新区污水处理厂厂外污水干管工程一标段施工案例,针对沉积粉土、粉砂进行有效的渣土改良,便于泥浆输送同时减少刀具磨损,提高了施工效率;触变泥浆在粉砂夹杂大量浆结石地层中,顶进力变化较大,研制出有效的触变泥浆,减阻效果较好;大量浆结石堵塞泥浆疏管道,同时在螺旋机出土口大量堆积,严重制约顶管施工效率,发明简易破碎装置,提高输送效率。     

东沙大桥主桥桩基泥浆维护使用及泥浆循环系统

根据东沙大桥主桥桩基的施工情况,介绍了复杂地层的大直径钻孔桩的泥浆施工方法及高效低成本的泥浆循环系统。     

海水侵入条件下泥水盾构泥浆及泥膜性质变化试验研究

为探究采用泥水盾构进行海底隧道建设时,海水易从开挖面进入泥水舱并与泥浆混合,导致泥浆泌水率等参数发生变化,进而影响泥膜的性质和开挖面的稳定性问题,配制不同海水添加量的泥浆,测试泥浆的泌水率、黏度和ζ电位等参数变化,并对泥膜的孔隙比、渗透系数等参数进行测试。试验表明： 1）海水的侵入明显增大了泥浆的泌水率,降低了泥浆的黏度和ζ电位。 2）随着海水添加量的增加,泥膜的孔隙比降低,渗透系数由10-9 cm/s增大到10-7 cm/s。 3）导致泥浆泌水率及泥膜渗透系数变化的根本原因是随着海水的添加,泥浆的ζ电位逐渐降低,泥浆颗粒间斥力减弱,宏观上表现为快速沉淀、析水; 同时,由于泥浆颗粒吸引的阳离子增多,结合水膜变薄,形成泥膜的有效孔隙变大,宏观上表现为渗透系数增大。     

泥水盾构主机推进速度与泥浆系统能力的匹配

通过分析泥浆系统流量与盾构掘进进度关系,对泥水盾构主机推进速度与泥浆系统能力的匹配进行了阐述,为盾构采购用户提供一些参考。     

某基坑地下连续墙护壁泥浆的配合比设计及重复使用研究

针对某高层建筑基坑工程地下连续墙护壁泥浆,在介绍地下连续墙成槽施工中护壁泥浆的功能和机理的基础上,通过正交试验法对护壁泥浆进行配合比设计,确定了最优配合比方案,即膨润土掺量为100g,CMC掺量为1g,PHP掺量为0.1g,Na2CO3掺量为4.4g。为节约成本及提高泥浆重复使用效率,对劣化的泥浆作再生处理,按照新浆与劣化泥浆体积比为6:1配制混合泥浆,经现场使用效果良好。     

泥水平衡盾构泥浆漏斗黏度分析

泥浆漏斗黏度是泥浆特性的一个重要指标,泥浆漏斗黏度对盾构掘进效果有重要影响。在一定范围内,泥浆漏斗黏度可以反映泥浆质量的好坏,泥浆漏斗黏度高,形成泥膜及携带土渣能力强,但配制泥浆的成本高,泵送难度大,分离效果差。不同规格试验仪器测试出的泥浆漏斗黏度之间存在较大差异,在试验的基础上,通过回归曲线找出了中国漏斗黏度与日本漏斗黏度之间的相对关系,并分析了配制泥浆的各原材料对泥浆漏斗黏度的影响。     

新型聚合物泥浆在钻孔桩施工中的应用

以大西铁路客运专线渭洛河特大桥工程为依托,研究了聚合物泥浆在钻孔灌注桩施工中的应用,包括泥浆的制备、钻机成孔、吊放钢筋笼、清孔、灌注混凝土等。证实聚合物泥浆可以加强钻孔作业中孔壁强度,防止地下水渗透,降低钻头、钻杆的磨损,加快沉淀凝聚速度,避免钻孔施工中出现埋钻、埋杆、孔壁塌方等事故,是节约施工成本提高钻进速度而研发的新型高科技产品。工程实践表明,采用聚合物泥浆方法护壁钻孔,可获得满意的施工质量和使用效果。     

火山灰沉积地区钻孔泥浆性能试验

水敏性火山灰沉积岩具有很强的吸水性和膨胀性,遇水后迅速软化崩解,钻孔施工时使用普通泥浆很难成孔。通过分析泥浆护壁性状,认为减少失水量和泥皮厚度是在水敏性土中成孔和提高桩侧摩擦阻力的关键。选取羧甲基纤维素（CMC）和纯碱（Na2CO3）作为减小失水量的添加剂,通过正交试验确定泥浆的最佳质量配比为：淡水∶膨润土∶CMC∶纯碱=100∶8∶0.1∶0.04。试验结果表明：膨润土质量分数越大,泥皮越厚,护壁效果越好,对桩侧摩擦阻力的消弱越大;CMC和纯碱对减少失水量和泥皮厚度效果明显;海水入浸会增加泥浆的失水量,造成泥浆恶化;铬铁木质素磺酸钠盐（FCL）对因海水入浸而恶化的泥浆改善效果不明显。     

泥浆悬浮砂粒能力分层测定试验研究

为实现泥浆悬浮砂粒能力的量化分析,提出一种分层测定方法,选取12%、15%和18%3种质量分数的试验泥浆,通过自行设计的分层取样装置进行试验研究,获取不同泥浆质量分数、沉降时间和砂粒粒径条件下的10个深度分段的砂粒质量分布,分析各参数影响下的砂粒沉降变化规律。结果表明:1)该分层测定方法可较好地获取不同深度分段的砂粒质量,弥补现有测定方法只能获取底层砂粒沉降质量的不足;2)试验所采用的3种质量分数的泥浆对0.1 mm以上粒径的砂粒悬浮能力均较差。根据砂粒沉降曲线分布特征,提出一种用于判别泥浆悬浮砂粒能力的方法,即砂粒沉降曲线越平缓,各层质量差异性越小,底层质量无明显拐点,不同沉降时间曲线越紧密,则泥浆悬浮砂粒能力越强。     

含盐地层顶管润滑泥浆抗盐及抗渗性能试验研究

为解决高含盐地层盐侵顶管润滑泥浆造成滤失量过大、黏度下降、动塑比下降，导致管周摩阻力增大，影响顶管施工的问题，依托山东省黄水东调二期工程的地质勘察结果，选用凹凸棒土、HV-CMC等抗盐材料，通过配浆试验得到配浆水+5%加量凹凸棒土+5%加量膨润土+0.35%加量NaOH+0.8%加量HV-CMC的泥浆配方。采用抗盐试验和抗渗试验测试盐侵前后黏度、滤失量、抗渗性等指标，得到结论如下： 1）钙镁离子由于价位高、水化能力差，盐侵影响大于钠离子； 2）润滑泥浆的黏度随盐侵增大而表现出先迅速减小后趋于稳定的现象； 3）地层粒径对泥浆抗渗性影响很大，建议泥浆使用前增设原状土中的抗渗性测试。     

富水砂层土压平衡盾构渣土改良试验研究

富水砂层由于其高渗透性、高含水率及高摩擦角等特性，在盾构开挖时常面临喷涌、刀具磨损严重及掌子面压力不均等难题。依托南昌地铁4号线七里站至民园路西站高渗透富水砂层区间隧道工程，为确定最优膨润土泥浆改良参数，通过室内试验测试膨润土泥浆性能及渣土改良，确定合理膨润土泥浆黏度和盾构膨润土泥浆性能参数及高承压水砂层改良方案。研究结果表明：采用膨润土泥浆配比为1∶8，对应黏度约为22 mPa·s，改良效果较好；砂土中含水量可促进膨润土泥浆改善渣土流动性；对上述膨润土泥浆配比，当膨润土泥浆注入率为10%、聚合物注入比为1%时，改良后的渣土具有很好的流塑性和较低的渗透性。现场渣土改良结果也表明，采用上述渣土改良方案，可以有效降低刀盘扭矩和盾构机总推力、提高盾构掘进速度。     

泥水盾构泥浆管路磨损与减振处理技术

为了解决泥水盾构在大粒径卵砾石地层中掘进时,泥浆循环管路出现异常磨损和剧烈振动的问题,以兰州地铁某标段泥水盾构施工为工程背景,对泥浆管路磨损和振动原因进行了分析,并通过对排浆管采用偏心加厚设计、结合面整体铸造、冲刷面增加耐磨环、内壁浇筑高铬钼抗磨合金钢内衬以及管道连接处增加减震喉等方式对泥浆管路进行了改进,有效提高了泥浆管路的耐磨性能,降低了振动。     

超深地下连续墙槽壁稳定性分析与施工措施

根据土层的物理力学性质、承压水头及护壁泥浆等进行超深地下连续墙槽壁稳定性分析。通过槽壁稳定性解析理论与数值计算对比分析出安全系数,相应提出超深地下连续墙的施工泥浆护壁措施,防止槽壁坍塌。得出以下结论：1)当超深地层中存在多层承压水头时,应特别注意泥浆容重和液面高度的调整,确保槽壁稳定性;2)推荐施工中配置泥浆容重达到12.5kN/m3,采用导墙将泥浆液面提升1m,安全系数将达到1.4;3)施工过程证明,泥浆容重控制在11～13kN/m3时,能有效地保证槽壁的稳定性。