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。     

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。     

北京地铁十号线土压平衡盾构土体改良技术应用研究

结合北京地铁十号线一期盾构隧道工程,对土压平衡盾构土体改良技术的应用进行了系统的研究、总结,提出了土压平衡盾构施工的主要问题和施工中采取的主要措施和关键技术,分析了新型泥浆土体改良技术、气泡土体改良技术、泡沫和膨胀土泥浆相结合的土体改良技术等的作用机理和特点,指出了土压平衡盾构土体改良的重要性和目前的研究现状.     

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%。     

土压平衡盾构施工中泡沫改良圆砾地层试验研究

随着我国城市地铁的讯速发展,盾构法隧道开挖得到了广泛的应用。土压平衡盾构在圆砾、卵石地层中施工出现了许多问题,如动态土压平衡难以形成、刀盘扭矩过大、刀盘和刀具磨损过快等,最有效的解决方法是土体改良。文章通过研制可以改变泡沫性能参数的新型发泡装置,全面研究泡沫的性能,为科学使用泡沫提供依据。在盾构开挖的圆砾地层中钻井取样,利用泡沫进行改良,通过塌落度试验获得泡沫对圆砾塑流性(塑性流动性)影响的实验规律,得到适合土压平衡盾构施工的最优泡沫注入比。     

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。     

土压平衡式盾构施工用泡沫混和土透水性试验研究

文章从土力学角度研究了泡沫混和土这种多相介质的透水性,借助于改进的变水头试验方法,得出了泡沫掺入量、泡沫稳定性和土体性质对泡沫混和土透水性的影响规律.从进水量和出水量的变化,以及泡沫混和土的微观结构,分析了泡沫混和土透水性降低的机理.最后,对于泡沫掺入土体防治土压平衡式盾构施工中喷涌的效果作了简要的评价.     

中国中铁盾构在成都地铁砂卵石地层中的施工应用

针对成都地铁富水砂卵石地层施工中存在的盾构扭矩偏小,刀具、刀盘、螺旋机磨耗严重,碴土改良效果不好,以及地表后期沉降明显等问题,文章介绍了中国中铁盾构的设计改进措施,其中盾构主驱动扭矩的合理设计、贯入度的精确选择,可有效防止刀盘卡壳或转速自动降低所造成的施工风险;盾构刀盘的合理设计和刀具布置,可减少碴土堆积和结泥饼现象,同时对碴土起着有效的搅拌作用。有效的碴土改良技术,降低了刀具的磨损,减少了换刀次数,延长了换刀里程。实践和研究结果表明,中国中铁盾构能适应富水砂卵石地层的施工,地表后期沉降满足规范要求。