不同地层盾构泥砂对制备同步注浆材料性能影响研究

为找到工程废弃泥砂有效再利用的方法,通过对不同性质盾构泥砂制备同步注浆材料性能的分析,研究了不同颗粒组成、不同塑性指数的盾构泥砂对制备的同步注浆材料工作性能、力学性能及抗水分散性能的影响。结果表明： 黏粒含量为10%~30%、含砂量为40%~70%的盾构泥砂制备的同步注浆材料的流动性、稳定性、力学性能与抗水分散性能均能达到设计要求,对不处于上述范围的盾构泥砂提出了矫正方法。所制备的同步注浆材料应用于武汉地铁工程,应用结果表明： 盾构掘进轴线精度控制在5 cm以内,管片上浮和地表沉降都小于3 cm,注浆效果良好。     

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。     

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。     

土压平衡盾构在砂卵石地层中穿越城市河流施工关键技术

北京地铁10号线二期工程(公主坟站—西钓鱼台站区间和西钓鱼台站—慈寿寺站区间)盾构区间在砂卵石地层长距离下穿昆玉河,为了摸索出一套适合土压平衡盾构砂卵石地层下穿城市河流的施工方法,通过在穿河之前设置试验段优化施工参数,穿越期间有效控制土仓压力、盾构推进速度、螺旋输送机出土速度,调整注浆压力、注浆量和盾尾油脂用量,及时进行同步注浆和二次补浆等技术措施,盾构成功穿越河流并解决了螺旋输送机喷涌、被卡等重大风险,保证了河堤变形在产权单位要求的范围内,为今后类似工程积累了施工经验。     

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。     

C100高强高性能砼试验研究

通过试验研究了用42.5R普通水泥和“双掺法”技术配制C100高强高性能砼技术,试验结果表明,随着水胶比的减小、龄期的增长,砼强度早期增长快、后期增长慢,高强高性能砼具有高脆性、良好的抗冻性能、抗渗性能及抗碳化性能,说明采用42.5R普通水泥、合理级配的致密集料、高性能外加剂与高性能掺合料配制C100高强高性能砼是可行...     

砂卵石地层双线地铁盾构下穿铁路路基变形及地层注浆加固研究

针对砂卵石地层盾构下穿铁路路基工程,通过FLAC3D数值模拟,结合现场监测数据分析,对路基的变形规律进行研究,基于钢花管地层注浆实践,证明地层注浆加固对控制路基沉降的有效性。主要结论如下:1)列车运行速度越大、盾构埋深越小,路基沉降越大,但列车速度对路基沉降的影响远小于埋深。2)成都砂卵石地层地铁双线盾构常规净距(约7m)下穿铁路路基时,路基沉降与埋深、列车速度的近似关系为S=-26.54+0.85z-0.01v;由于盾构先后2次施工扰动,路基出现2次位移突降,位移沉降曲线呈台阶状,且二次扰动的地层反应灵敏度快于首次,施工过程应警惕二次扰动造成的位移超标。3)钢花管地层注浆作为一种可操作性强的地层加固方式,在成都砂卵石地区具有良好的加固效果,工程采用"跳孔、分段、多次、中低压"的钢花管注浆方式,路基沉降由11mm以上降低到7mm,保障了施工的顺利进行。     

机制砂在地铁盾构衬砌管片制作中的应用

以成都地铁4号线一期工程盾构衬砌管片混凝土为研究背景,其管片C50和P12高性能混凝土应具有低水胶比、高减水率、早强、高耐久性等特点,同时还要满足抗压强度、抗渗要求。管片混凝土原材料的选择,特别是机制砂代替河砂的使用,配合比的优化,采用机制砂配制C50和P12高性能混凝土的效果较好,为机制砂在地铁盾构衬砌管片制作中应用提供了参考实例。     

泥水盾构穿越赣江断裂破碎带施工关键技术

为研究复杂地质条件下泥水盾构穿越断裂破碎带施工技术,以南昌市轨道交通1号线秋水广场站—中山西路站区间隧道工程为背景,对NFM-07泥水盾构穿越赣江F5断裂破碎带施工难点进行分析,从掘进开挖控制、出碴量与泥水质量控制、同步注浆和二次注浆4个方面研究高水压条件下破碎带开挖面稳定施工技术,并通过对施工记录资料的统计分析,得到泥水盾构掘进参数、泥水参数、同步注浆和二次注浆参数建议值,最后针对穿越破碎带可能出现的施工风险提出建议措施。本工程泥水盾构穿越破碎带施工过程安全、顺利,采取的稳定控制技术实施效果良好。     

早强型半柔性灌浆料研究

半柔性复合混凝土由于其兼具沥青和水泥路面的优点，被应用于交叉口、长大纵坡等路段中。但是由于半柔性灌浆材料硬化达到要求强度需要较长的时间，因此，需要开发早强型半柔性灌浆料。选用42.5普通硅酸盐水泥（下称普通水泥）、细砂、矿粉、膨胀剂及外掺剂，采用正交试验确定满足要求半柔性灌浆料配比。而后采用快硬水泥替代普通水泥，通过研究确定替代比例为0.15～0.2时，4 h后的半柔性灌浆材料性能能够满足要求。     

新型酸性水玻璃注浆材料的研究与应用

针对城市地铁穿越砂层时注浆预加固的材料问题,研究磷酸-水玻璃注浆材料的凝胶时间、凝胶形态和砂土固结体强度的影响因素以及工程应用材料配比,设计磷酸-水玻璃注浆材料室内凝胶性能试验和砂土固结体强度试验,并与传统的硫酸-水玻璃注浆材料进行系统性对比,最后根据室内试验选择合适的材料配比进行现场注浆试验。试验结果表明:1)磷酸-水玻璃混合液中,当磷酸的掺量增大时,磷酸与水玻璃的体积比增大,混合液的pH值减小,凝胶时间增大,存在一一对应的关系;2)磷酸-水玻璃混合液的pH值是磷酸-水玻璃浆液凝胶时间和凝胶形态的决定性因素;3)磷酸-水玻璃浆液中磷酸质量分数、水玻璃波美度和混合液体积比分别变化时,加固体抗压强度稍有变化,影响较小。     

聚羧酸减水剂对微膨胀水泥基灌浆材料工作性能的影响研究

针对控制聚羧酸盐系高性能减水剂的种类和掺量,通过灌浆材料的扩展度、容重、膨胀率、早期强度及保水性进行对比试验,研究了不同型号、掺量的聚羧酸盐系减水剂对灌浆材料工作性能的影响,并验证了其力学性能和膨胀率是否符合要求。结果显示:在掺量为3.7‰~4.0‰时,各型减水剂能明显改善微膨胀水泥基灌浆材料的流动性、保水性,提高其早期强度,同时此种灌浆材料能产生微膨胀。     

渗透结晶型材料添加剂对水泥浆液性能影响试验

为获得可用于治理隧道渗漏水的高性能水泥浆液,选取具有优良防水抗渗性能的水泥基渗透结晶型防水涂料Penetron,将其以添加剂的形式加入到水泥浆液中,添加量为水泥总质量的0.6%～1.6%。参照规范使用维卡仪、旋转黏度仪等仪器对水泥浆液黏度、凝结时间和结石率进行研究,使用自行设计的渗透系数测定仪研究注浆体抗渗性能,通过抗压强度试验研究标准养护和全水域养护条件下浆液结石体、注浆体的力学性能,通过SEM扫描试验对添加Penetron的浆液结石体微观结构进行分析。结果表明：Penetron对水泥浆液黏度和凝结时间无负面影响,随着添加量的增多,浆液结石率显著提高,当添加量为1.6%时,浆液结石率可达98.7%;Penetron可改变注浆体内部孔隙结构,有效降低水泥浆液渗透系数,提高注浆体抗渗性能,当添加量从0%增加至1.6%时,注浆体渗透系数从5.03×10^-7 m·s^-1降低至3.40×10^-8 m·s^-1;Penetron的加入还可提高水泥浆液固结体的抗压强度,标准养护28 d,添加量为1.6%的注浆体抗压强度为5.36 MPa;在添加有Penetron的浆液结石体高倍SEM扫描图像中可见树枝状结晶体存在,且结晶体数量随Penetron添加量的增加而增多。根据试验结果和Penetron在水泥浆液中的作用机理分析,证明该材料可作为水泥浆液添加剂使用,当添加量为水泥总质量的1.4%～1.6%时,可获得用于治理隧道渗漏水的高性能注浆材料。     

百店隧道第三系富水砂层快速施工关键技术研究

以山西中南部铁路通道百店隧道第三系富水砂层快速施工技术为例,根据砂层的物性参数及成因,采取理论和现场试验总结,合理优化注浆工艺,针对超前注浆加固方式、钻孔泄水降压,局部补充注浆及快速开挖封闭技术进行重点研究,提出"超前周边注浆+掌子面加筋注浆+加固体外超前泄水降压+开挖过程中补充注浆+快挖快封"的快速施工关键技术,不但能有效控制开挖过程涌水、流沙、工作面坍塌失稳现象,还可在一定程度上提高综合施工效率,节约施工成本。通过实践证明,具有较好的经济和社会效益,值得类似工程借鉴。     

圆梁山隧道粉细砂充填型溶洞钻孔注浆快速施工技术

圆梁山隧道是渝怀线最长的铁路隧道,全长11068m,是典型的岩溶隧道。隧道施工过程中共揭露了5个大型充填型溶洞,其中施工难度最大的2#溶洞为高压富水深埋粉细砂充填型溶洞。以该溶洞钻孔注浆施工为例进行了工效分析,并从注浆参数、注浆材料、机械配套和劳动力组织等几个方面对圆梁山隧道粉细砂充填型溶洞的钻孔注浆快速施工技术进行了探讨。     

DZ100系列注浆泵的研制

为了摆脱国外对隧道盾构施工同步注浆工艺中使用的液压泵的技术垄断,为市场提供质优价廉的注浆泵,黑旋风工程机械开发有限公司通过长期分析研究国内外多种同类产品的优缺点后,针对盾构同步注浆的工艺特点,结合试验机型多年成功应用后积累的丰富经验,运用机械、液压、电器、信息传感与通信等多学科技术,采用自动润滑的双缸双作用双泵头的柱塞结构,利用电液比例和PLC控制,用流量和压力传感器及人机界面作信息采集和处理的工具,研制出了具有自我知识产权的DZ100系列盾尾注浆泵。通过模拟工况试验,其性能完全满足盾构施工同步注浆工艺的需要,同时具有进口泵所不具备的可双液注浆、连续注浆、劈裂注浆、无堵塞注浆等性能特点。     

冰水堆积体隧道注浆圈厚度与初期支护受力特性研究

为解决不良地质软弱围岩造成隧道失稳、软弱围岩注浆参数不确定,以及米林隧道冰水堆积体围岩注浆厚度对支护力安全性造成影响等问题,基于三维有限元FLAC3D模拟软件,建立不同注浆厚度的隧道围岩模型,得到注浆后的围岩特征曲线,通过允许变形量确定了不同注浆厚度对应的允许支护力。基于此,进一步探讨围岩不同注浆厚度下,采用上下台阶法并打设锁脚锚杆对初期支护结构的影响,并计算得到断面每个位置初期支护的安全系数。结果表明： 1）注浆圈厚度越大,基于允许变形的允许支护力越小; 且围岩条件越差,相同注浆厚度对应的允许支护力越大; 故米林隧道冰水堆积体段Ⅳ1、Ⅴ1和Ⅵ级围岩的合理注浆圈厚度建议分别取3.5、3.5、5.0 m。2）随着注浆圈厚度的增大,各级围岩各个位置对应的初期支护安全系数增大。3）初期支护安全系数一般在拱肩、拱顶和拱底较大,在拱腰和拱脚位置最小。     

杭州地铁冻结工程冻土力学特性试验研究

为保证冻结工程及隧道施工的顺利进行,以杭州地铁1号线滨江站至富春路站区间盾构过江隧道联络通道为例,对冻土体无侧限抗压、抗弯强度以及破坏挠度等进行试验研究。根据试验数据分析并结合理论计算可得到以下结论:在-10℃下各土层无侧限抗压强度为2.9～5.9 MPa,强度得到大幅度提高;破坏应变以及破坏挠度满足施工要求;相比之下冻结粉砂的抗压强度最大,淤泥质粉质黏土破坏应变较其他层土大;圆砾和粉砂的抗弯强度增幅明显,达到8 MPa以上,淤泥质粉质黏土和粉质黏土的冻土抗弯强度可以增强到4.0～5.5 MPa;淤泥质粉质黏土、粉质黏土和粉砂的破坏挠度相当,冻结圆砾土的挠度最小。