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.     

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。     

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。     

泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良技术

以南昌地铁1号线5标为工程依托,采用室内试验和现场验证对泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良技术。通过坍落度试验得到泥质粉砂岩渣土最佳坍落度为17~20 cm,并对渣土改良进行分析及数学公式拟合,得到坍落度与含水率和泡沫比的函数关系式。依据黏度指数的要求,确定渣土改良参数的取值范围:含水率范围为19.2%~23.2%,泡沫比范围为14.2%~36.6%。基于室内试验得到的现场施工渣土改良参数:盾构施工每环管片注水量范围为6.5~9.9 m3,泡沫剂注入范围为26.0~67.0 L。考虑盾构施工时改良参数相互影响,提出渣土改良精细化控制措施。通过现场实施验证,不仅渣土改良参数得以稳定控制,改良剂用量减小了22.0%,而且掘进参数也明显降低,渣土改良精细化控制效果显著。     

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%。     

泥岩地层盾构施工渣土改良技术研究

针对泥岩地层盾构施工过程中易出现结泥饼现象,以南宁3号线盾构施工为工程背景,研究了渣土改良关键技术:通过优化刀具配置、改造渣土改良系统以及研究分散剂的最佳配比,防止了渣土黏附在刀盘、土仓及螺旋输送机内部,有效解决了结泥饼和堵塞问题,从而减轻了转动刀盘的运行负荷;同时,通过添加改良剂改善了土体的性能,确保了盾构机排土顺畅,从而提高了掘进速度,并保证了开挖面稳定。研究成果具有一定的应用价值,为类似地层土压平衡盾构施工提供参考和借鉴。     

上软下硬富水地层盾构法施工技术研究

以广州地铁4号线大涌站~塘坑站盾构区间为例,分析盾构法施工在上软下硬地层中存在的掘进缓慢、刀具磨损严重、喷涌、结泥饼等难点和风险,详细介绍盾构法在上软下硬地层中施工的参数控制、渣土改良等关键技术,并为类似工程提供参考。     

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。     

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...     

复合地层中大直径盾构下穿建筑物群施工技术

鉴于城市轨道交通区间下穿建筑物过程中沉降不易控制、安全风险大的现状,结合某大直径盾构区间下穿建筑物群的工程案例,总结出渣土改良方法、掘进控制参数、出土量控制及综合注浆等成套施工技术,大直径盾构掘进中遇地层变化和土仓结泥饼问题的处理方法,以及大直径盾构在复合地层中采用的泥膜护壁带压开仓换刀技术,有效控制了建筑物和地表沉降。对盾构机下穿段进行了数值模拟分析,并与其监控量测结果进行了对照,验证了上述工程技术措施的可行性。     

土压平衡矩形顶管施工土体改良泡沫剂试验研究

根据土压平衡矩形顶管施工对圆砾土改良泡沫剂性能的要求,所选用的泡沫半衰期需5 min,发泡倍率在5~20倍。鉴于此,本次试验选取了5种发泡剂和2种稳泡剂,通过单配和复配,配置出数组发泡体系。通过搅拌法及罗氏泡沫仪法试验测定了各种发泡体系的发泡倍率和半衰期,并对各组发泡体系的发泡性能及经济性进行了综合评价,最终提出2种满足土压平衡矩形顶管施工土体改良的新型发泡体系。     

土压平衡盾构用泡沫剂研究

文章根据土压平衡盾构遂道施工中土体改良的技术要求,进行盾构用泡沫剂新配方的研究。研究中,经配方优选、在不同浓度下进行发泡、性能对比测试发现,发泡倍数和泡沫半衰期随泡沫剂浓度的提高而增加,泡沫剂浓度在1%~3%范围内,发泡倍数和泡沫半衰期随浓度变化最大,浓度大于3%后逐渐趋缓。新的泡沫剂在相同浓度下,发泡倍数和泡沫半衰期均优于国外产品。     

直控式泥水盾构 江底浅埋段施工技术

南宁地铁 3 号线青市区间越江隧道工程,盾构机在泥岩地层施工中存在刀盘结饼、渣土滞排等技术难题, 不仅降低盾构施工效率,更因渣土滞排导致江底段施工时易出现隧顶覆土击穿、盾尾密封失效等施工风险。通 过施工前对盾构机选型,针对泥岩地层段施工技术难题,对盾构机进行针对性设计、改造,在施工中控制及优 化掘进参数等,已有效缓解泥水盾构泥岩地层施工中刀盘结饼、渣土滞排等技术难题,提高泥水盾构泥岩地层 的施工效率,降低江底段泥水盾构的施工风险,对类似工程特别是泥水盾构江底浅埋段泥岩地层施工具有一定 的参考价值。     

盾构穿越河底浅覆盖层施工技术及风险预案

深圳地铁5号线前海湾—临海站区间横穿双界河和新圳河2条河流,河底距离隧道顶6～7m,隧道主要穿越粘土层、粗砂、砾砂及砾质粘性土层,隧顶覆有淤泥层。为了保证盾构过河施工安全,从掘进参数、盾构机姿态、注浆、渣土改良等方面进行了有效控制,并就过河施工中可能出现的喷涌、管片上浮及盾尾密封失效等风险提出预案,确保了盾构安全顺利穿越河底浅覆盖层地段。     

砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究

盾构机在卵石含量高、粒径大的砂卵石地层中掘进时,由于土体塑流性差,土体在土舱内无法及时排出,时常出现盾构推力、刀盘扭矩异常增大,推进速度极其缓慢等现象;由于土舱内土体颗粒间力的传递是点对点,使支护压力不能有效施加到开挖面上,极易出现地表沉降超限、塌方等事故.为此,以北京地铁9号线盾构隧道工程为背景,进行砂卵石地层土压平衡盾构隧道施工土体改良试验研究.试验结果表明:采用泡沫十膨润土作为土体改良剂对砂卵石地层土体进行改良是可行的;在土体改良过程中应根据出土量、土压力、盾构推力及刀盘扭矩等参数的控制情况,及时调整土体改良剂的注入时间、注入量等参数;在确保盾构出土量可控的前提下,采用满舱欠压掘进模式可以提高砂卵石地层盾构掘进的效率.     

基于实测渣土输出流量反馈的双闭环盾构土压平衡控制探索

现有的盾构土压平衡控制系统中,通常通过控制螺旋输送机的转速改变渣土输出流量实现对密封舱压力的控制。为克服螺旋输送机理论计算渣土流量与实际输出流量存在的偏差对密封舱压力精确控制产生的影响,在现有盾构土压平衡控制系统的基础上,在输送渣土的皮带机上安装皮带秤,以准确实时测得螺旋输送机的瞬时渣土输出流量作为反馈信号构成螺旋输送机转速的控制闭环,并与密封舱压力的反馈信号构成盾构土压平衡双闭环控制系统。通过仿真分析和现场试验验证了所建立控制系统的有效性。     

土压平衡盾构机实时判别土仓内渣土堵塞的方法研究撤回

开发出一种新的盾构装置进行模型试验;对比了不同黏性渣土的土仓压力大小和分布特征,并通过安装剪切板测得土仓内渣土的剪切扭矩进行佐证;基于此,提出了土仓内黏性渣土堵塞的实时判别方法。结果表明：随着试验步骤的推进,刀盘转速减小,土仓压力表现出增大趋势,土仓压力峰值点出现在步骤Ⅲ中;土仓内的黏性渣土流动时,土仓顶部更易松弛;增加渣土黏性,会加剧盾构土仓内渣土堵塞的风险,而渣土堵塞的发生条件是隔板附近的渣土径向角速度出现差异;通过剪切板测得的渣土剪切扭矩与土仓压力的监测数据推断出的结果一致,可通过安装剪切板测得渣土的剪切扭矩,以此进行渣土是否发生局部堵塞的判定。     

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。     

盾构渣土改良试验及绿色利用

研究目的:为了分析土压平衡盾构施工产生的渣土特性及其应用,通过开展室内黏性土和细砂的渣土改良试验,研究了黏性土和细砂的坍落度值随膨润土泥浆配合比的变化规律;并结合当前绿色地铁施工理念,提出了盾构渣土的综合应用及绿色渣土应用.研究结论:(1)膨润土泥浆改良后的黏性土和细砂具有明显的流动塑性;随着膨润土泥浆配合比的减小,渣...