土压平衡盾构施工穿越砂层渣土改良试验研究.PDF

!自然科学版 第!卷!第#期 西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报 B21!!;21# $%年$月 ()*+,-./.+0123456718 9:671!;-=5-?6+:.6:@A++2. C:61$% 土压平衡盾构施工穿越砂层渣土改良试验研究 胡长明!崔!耀$!王雪艳!贡少瑞!张文萃 !1西安建筑科技大学土木工程学院#陕西 西安 D%%$$1郑州大学综合设计研究院有限公司#河南 郑州 !%%%$ 摘! 要!针对地铁隧道采用土压平衡盾构施工穿越砂层时表现出的非适应性开展了渣土改良及现场试验研 究#通过对比渣土经不同配比膨润土泥浆改良前后的抗剪强度%渗透性及塌落度#得到了合理的膨润土浓度及 泥浆掺入比1研究表明当砂层采用浓度为E%膨润土泥浆改良后#渣土的塑性及流动性得到有效提高#抗 剪强度及渗透性大幅降低$控制泥浆体积掺入比为E进行掘进施工时#盾构机刀盘内外温度及磨损程度明 显降低%排土顺畅且推进速度提高1研究成果对于解决土压平衡盾构穿越砂层时土压难以平衡%排土不正常% 刀盘扭矩过大及磨损过快等问题具有参考价值1 关键词!土压平衡盾构$非适应性$渣土改良$掺入比$刀盘温度 中图分类号!/!1!!!!!文献标志码!4!!!!文章编号%%#FDG%!$%%#F%D#F%#! 1 土压平衡盾构主要适用于粘性土地层开挖#在穿越砂土地层时#由于砂层渣土流塑性差#摩擦系数大# 强度高#盾构机推力大大增加#出土不易#刀盘扭矩%螺旋输送机扭矩增大#降低掘进速度甚至无法推进1同 时在砂层中#盾构机刀盘升温快#刀盘及螺旋磨损较大#这些问题导致土压平衡盾构在砂层中掘进困难1 针对以上问题国内外应用较多的是掺入改良剂#改善砂层特性1朱伟(等对盾构用气泡的性能及对开挖 土体改良效果影响进行研究#得出了气泡改良开挖土体的主要 影响因素$宋克志$(等对泡沫技术进行了试验研究#并进行了现 场应用#与单独加泥的效果进行了比较#并分析了泡沫的作用机 理$闫鑫(等通过自制的试验室发泡装置生产泡沫#并通过一系 列试验研究泡沫对砂土的改良效果#得到适合土压平衡盾构施 工的优化泡沫掺入比1然而#采用发泡剂作为改良剂虽然效果较 为理想#但容易造成污染#高效无污染发泡剂又不能节约成本1 同时对于细粒含量少的土体#透水性高的土体发泡剂改良效果 并不理想1膨润土泥浆作为另外一种常用的改良剂能够较好的 节约成本#但又没有合理的掺入比规定1 本文针对土压平衡盾构穿越砂性土层时遇到的技术难 题#采用膨润土作为 改良剂#进 行室 内渣土 改 良试 验#得 出 土压平衡盾构施工中最优膨润土膨化浓度及合理的膨润土 图!试验段区间穿越地层柱状图 泥浆掺入比#并进行现场试验#得出了膨润土泥浆对开挖砂 H+I1!J2=K.237:L5--5=. 层土体改良效果影响#能够为其 他类似 地 层 盾 构 施 工 渣 土 752=I7M+77::LL:6+2. ! 改良提供一种参考1 !渣土改良试验方案 !1!!工程概况 选取西安地铁二号线某区间作为试验段1试验段区间线路穿越砂层分层较为明显#隧道顶部分布有 收稿日期!$%$F$F!!修改稿日期!$%FF$ 基金项目!陕西省科技攻关计划项目!$%N%O$%$包头市科技计划项目!$%P%%#$$%$P%%$