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。     

粉质黏土地层隧道盾构施工渣土改良剂试验

研究目的:盾构掘进过程中,渣土的流动性、止水性、流塑性是盾构掘进效率及盾构机使用寿命影响的主要影响指标,因此对不同地层渣土性质的改良以满足施工要求极其重要。本文针对成都地区粉质黏土地层盾构施工,研发适用于粉质黏土地层专用渣土改良剂分散型泡沫剂。通过室内对渣土容重、流动度、黏附性等的测定,筛选出最好的改良剂配方。对成都地铁7号线盾构区间强风化泥岩地层渣土进行改良试验,分析不同泡沫剂对现场盾构掘进参数、泡沫消泡量、渣土性状的影响。研究结论:(1)通过配比试验及发泡效果检测,得到了多组泡沫稳定性和同类产品性能相当甚至更优的基准泡沫剂,泡沫半衰期在20 min左右,5 min消泡率在3%以内,完全满足盾构施工要求5 min内消泡不大于5%的指标;(2)针对粉质黏土地层特点,研制了分散型泡沫剂S53-JSSA-6(DCA),通过室内渣土改良试验,验证了其对粉质黏土的改良效果,加入分散型泡沫剂后较大程度地降低了粉质黏土的黏附性,可降低盾构在粉质黏土地层的结泥饼风险;(3)分散型泡沫剂DCA在强风化泥岩地层的应用试验表明,分散型泡沫剂的产品性能能达到巴斯夫同类泡沫剂,完全满足现场强风化泥岩地层的盾构施工要求;(4)本试验结果可为粉质黏土地层盾构隧道施工渣土改良研究问题提供参考。     

粉质黏土层土压平衡盾构施工中的渣土改良技术＊

以广州地铁土压盾构粉质黏土层为背景,对盾构刀盘"结饼"、机具磨损严重等问题进行渣土改良研究,并进行试验段施工参数验证,确定合理的改良参数.主要结论:泡沫改良剂最佳质量分数范围为3％～4％;渣土改良较佳效果的塌落度指标为140～160mm,较为合适的泡沫掺入比范围为20％～25％;现场每环泡沫剂用量为28.9～36.3 L;改良后渣土塌落度、抗剪强度、渗透系数等物理力学参数降低明显;改良段施工参数达到合理可控范围.     

基于渣土改良的土压平衡盾构掘进参数特征研究

依托南昌地铁1号线5标段盾构工程,考虑土舱压力、岩土地层松散性、盾构机渣土改良系统和泡沫消散等因素,对盾构开挖面泥质粉砂岩与砾砂层体积比为1/1区段泡沫剂用量进行优化,分析渣土改良对总推力、扭矩和土舱压力的影响。研究结果表明:渣土改良对盾构施工参数有一定的影响,渣土改良参数优化后盾构总推力、扭矩和土舱压力相对平稳。渣土中泡沫添加比的增大,能适当降低盾构机总推力和扭矩。盾构机停机时由于受到泡沫破碎或消散的影响,土舱压力随时间而逐渐减小。盾构掘进阶段时渣土改良能减小土舱压力的波动幅度,且泡沫添加比越高,土舱压力波动幅度越小。     

南昌地铁砾砂层渣土改良技术试验研究

随着土压平衡盾构的广泛推广和应用,其地层适应性也越来越强,但盾构机在一些特殊地层中掘进时,渣土无法满足盾构施工对渣土流塑性的要求,易造成刀盘结饼、掌子面压力不稳定、刀盘磨损严重等问题。泡沫渣土改良技术是保证施工安全、顺利进行的关键技术之一。本文针对两种工程现场常用的泡沫进行泡沫基础性能试验,并以南昌地铁3号线盾构区间为工程背景,针对该区间砾砂地层进行改良渣土坍落度试验,对不同注入率和不同发泡剂的改良效果进行分析。研究发现,两种泡沫剂的建议使用浓度为3%;渣土流动性随泡沫注入率的增大而提高。在试验所用土样条件下,建议施工时使用的泡沫注入率为20%~30%。     

滇中引水隧洞砾质土地层盾构渣土饼化控制技术

砾质土地层盾构掘进时,容易发生盾构刀盘结泥饼现象,须对渣土改良参数进行合理优化,以降低结泥饼风险。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程,首先分析砾质土地层盾构结泥饼风险以及分散型泡沫剂发泡性能,然后结合坍落度试验和界限含水率试验探究分散型泡沫改良渣土的塑流性特征,提出砾质土地层盾构渣土饼化风险控制技术,并通过现场跟踪试验对饼化控制技术进行验证。研究结果表明：(1)分散型泡沫剂发泡倍率随着浓度增加而增长,随发泡压力增加呈先增后减趋势,在发泡压力为0.3 MPa时获得最佳发泡倍率;(2)分散型泡沫剂能有效改善砾质土渣土塑流性,降低砾质土渣土液塑限,进而降低渣土饼化风险;(3)提出砾质土渣土改良参数建议值并应用于实际工程,应用后盾构总推力、扭矩明显降低且离散程度减小,盾构推进速度明显提升,验证了砾质土地层盾构渣土饼化控制技术的合理性。     

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。     

大埋深盾构隧道穿越全断面砂层施工关键技术

以广州地铁十八号线某盾构区间为背景,分析了土压平衡盾构在上覆大厚度淤泥和淤泥质土条件下穿越全断面富水砂层的主要施工难点,总结了施工关键技术,主要得到以下结论：盾构在富水砂层掘进时,渣土改良是施工过程中的重点,本工程针对地层中的细颗粒含量,采用只注入泡沫的方法进行渣土改良,现场实践证明该方法能避免喷涌发生。施工中应根据地层条件,通过试验等方法确定适合的渣土改良方法。基于富水砂层的特性,渣土改良应以膨润土浆液为主,高分子聚合物为辅,同时在螺旋输送机出口安装防喷涌装置以避免发生喷涌。由于砂层在受扰动时易发生坍塌,盾构在通过砂层时可通过加快推进速度、尽量保持各施工参数稳定的方法快速穿越砂层段,同时严格控制出土量,保证同步注浆和二次注浆质量,避免地表沉降超出安全范围。     

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...     

西安地铁盾构隧道含砂黄土地层渣土改良试验研究

为了解决西安地铁1号线二期工程张后区间下穿既有出入线段土压平衡盾构在砂层中掘进时,方向控制难度大、掘进速度慢、出渣困难、刀盘四周温度过高等问题,从渣土改良控制出发,采用室内试验与场试验结合的方法,通过泥浆黏度试验确定钠基膨润土泥浆最佳浓度和最佳膨化时间;通过常规室内土工试验,测定改良前后的砂土渗透系数、坍落度、内摩擦角和黏聚力,确定采用膨润土泥浆与砂土的体积比;结合实际工程,进一步优化改良渣土,确定最终的改良剂配比。     

全风化岩层渣土改良对盾构隧道开挖面稳定性的影响

以佛莞城际铁路工程为依托,对泡沫改良渣土进行室内三轴快剪试验,分析不同泡沫比时渣土应力-应变关系和强度特性。建立基于计算流体动力学的三维流固耦合数值模型,分析泡沫比对开挖面支护压力、地表沉降的影响,以及渗透系数对孔隙水压力的影响。分析结果表明:泡沫比为20%的改良渣土比未改良渣土黏聚力减少9.72 k Pa,内摩擦角减少11.18°;开挖面纵向支护压力随着泡沫比的增大而减小;随着改良渣土渗透系数的增大,孔隙水压力明显减少;泡沫比越大,开挖面上方地表沉降越大。     

全断面砂层土压平衡盾构施工关键技术研究

土压平衡盾构在全断面砂层施工时,通常会出现刀盘和刀具磨损严重、推力和扭矩较大、掘进困难以及沉降过大等问题。针对全断面砂层土压平衡盾构施工,对渣土改良、刀盘和刀具以及泡沫系统改造等关键技术进行研究和工程实践,并对实施效果进行评价。实践证明,膨润土泥浆和泡沫对砂层渣土改良效果及地表沉降控制效果显著;配合泡沫系统改造,盾构掘进过程中推力和扭矩减小,掘进速度提高;刀盘和刀具改造后,磨损程度明显降低。     

土压平衡盾构区段粉质黏土渣土改良技术探讨

在土压平衡式盾构施工过程中,通过对渣土进行改良,改善渣土塑性、流动性,降低渣土的透水性,使之具有良好的塑性变形、软稠度、小内摩擦角及低渗透率。渣土改良效果对降低工程造价、提高工程施工进度都有着决定性的作用。文章通过对西安地铁5号线TJSG-3标段粉质黏土改良情况进行分析研究,并通过不同渣土改良方案的实施对比,提出合理的渣土改良技术方案,施工的实施结果验证了技术方案的可行性。     

全断面微膨胀黏土地层盾构掘进技术研究

以合肥地铁2标全断面微膨胀粘土地层盾构区间为依托,通过对盾构试掘进产生的问题进行分析研究,提出了合适的盾构掘进参数和渣土改良方法。结果表明:利用泡沫管路系统采用水作为渣土改良剂,注水量为90 L/min左右,掘进速度控制在30 mm/min左右,配合调整掘进参数,可保证盾构在全断面微膨胀黏土地层顺利掘进。     

石灰改良泥质粉砂岩路基填料的试验研究

研究目的:本文结合武广客运专线的路基填料改良工程,对泥质粉砂岩化学改良进行试验,以研究其作为客运专线铁路路基填料的可行性. 研究结论:泥质粉砂岩化学改良后的物理力学性质有明显改善,特别是力学强度及水理性得到较大提高,能满足铁路路基填料的要求.因此,用生石灰作为全风化和强风化泥质粉砂岩的改良剂是可行的.     

弱～强风化泥质粉砂岩改良技术研究

主要从颗粒级配及CBR值两个物理力学指标出发,对弱～强风化泥质粉砂岩提出掺加20%中粗砂的物理改良措施,从而为高速铁路客运专线路堤本体提供填料。通过循环击实与泡水试验,重点研究泥质粉砂岩物理改良土的颗粒粒径变化情况,得知这种物理改良土不适宜用于浸水路堤部分。另外,从现场实体填筑工程来看,泥质粉砂岩物理改良土的压实质量好、沉降量小、无污染,具有良好的推广应用价值。     

浅覆土大粒径无水砂卵石地层盾构施工技术

直径6 m的盾构隧道已开始应用于北京电缆隧道。为确保盾构在浅覆土大粒径无水砂卵石地层中顺利掘进,采取了以下措施:渣土改良、加大同步和二次注浆量、优化掘进参数、优化刀盘布局和刀具等。通过试验结合现场的方法,保证盾构通过后地面沉降控制在规范要求之内。     

武广客运专线路基改良填料的试验研究

结合武广客运专线工程,通过试验研究了全风化泥质粉砂岩的物理力学性质,石灰改良后的液塑限变化、击实特性、水稳定性、无侧限抗压强度及其主要影响因素。试验结果表明:全风化泥质粉砂岩石灰改良后塑性显著降低,亲水性减弱;随着掺入量的增加,最优含水量增大,最大干密度减小;无侧限抗压强度随着压实系数的增大而增大,随着龄期的增长而增加,随着石灰掺入量的增加先增大后减小,最佳石灰掺入量为6%;全风化泥质粉砂岩石灰改良后的物理力学性能有明显改善,特别是力学强度及水理性得到较大提高,能满足客运专线路基填料的要求。     

严寒地区高速铁路软土路基综合勘察与分析

采用钻探取样、原位测试及室内试验相结合的综合勘探方法,解决严寒地区软土粉黏互层取样困难、冻层触探难度大等问题。通过原位测试得出该严寒地区软土的平均标贯击数为3.63~3.65,触探锥尖阻力(qc)为0.46~0.65 MPa;通过室内试验得出含水率ω38%,孔隙比e1,压缩系数α0.1-0.20.5 MPa-1,有机质含量为8.27%~19.83%,冻胀性为Ⅳ~Ⅴ级,室内试验指标与现场原位测试指标互为验证。该地区软土除了具有一般软土的高含水率、高压缩性、低强度和高有机质含量等特点外,还具有严寒地区特有的冻胀性。通过分析得出该地区软土的含水量平均值比南方地区低24%~49%,含水量变化幅值小于其他地区;压缩系数比南方地区低35%~73%,压缩性较之其他地区更低;内摩擦角Φq10,黏聚力Cq23,抗剪强度指标较之南方地区软土更高。通过多种试验方法计算地层承载力特征值,并给出建议值为70 k Pa。最后,结合该段严寒地区软土季节性冻胀及冻融的特点,给出地基处理的针对性建议。     

辽宁泥质砂岩膨胀特性及水泥改良试验研究

为充分利用具有膨胀性的泥质砂岩作为京沈(北京—沈阳)高速铁路路基填料,开展击实试验、颗粒分析试验和膨胀性试验。试验结果表明:泥质砂岩中颗粒粒径小于0. 075 mm的细颗粒占比80. 7%,细颗粒具有明显的土颗粒黏聚效应,使得泥质砂岩体现出显著的膨胀性;水泥的掺入能够有效地抑制泥质砂岩膨胀性,且能够提高其改良土的抗剪强度,最佳水泥掺量在6%左右,最大干密度和最优含水率分别为1. 673 g/cm~3,21. 2%。研究成果对辽西地区高速铁路路基填筑施工具有参考价值。