盾构渣土改良研究报告

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1、盾构渣土改良研究报告北京地铁8号线天桥站~永定门外站中铁五局集团有限公司同济大学2014年11月目录1渣土改良研究现状11.1渣土改良的原因11.2渣土改良的作用及目的41.2.1渣土改良的作用41.2.2渣土改良要达到的状态41.3常用的土体改良剂61.3.1界面活性材料类61.3.2矿物类91.3.3高分子类聚合物111.3.4分散剂131.3.5水131.3.6不同渣土改良剂比较131.4渣土改良剂添加部位142渣土改良应用实例152.1无水砂卵石地层152.1.1北京地铁4号线20标152.1.2北京地铁10号线2期152.1.3北京地铁10号

2、线（莲花桥—六里桥）152.1.4北京地铁4号线（动物园站—双榆树站）162.1.5北京地铁5号线试验段172.1.6北京地铁4号线角门北路站—北京南站172.1.7北京地铁9号线丰台东大街站—丰台北路站182.1.8北京地铁7号线达官营站—广安门内站区间182.1.9无水砂卵石地层渣土改良应用小结182.2富水砂卵石地层192.2.1北京地铁九号线六标192.2.2成都地铁一号线192.2.3长沙地铁2号线（体育公园—长沙大道）202.2.4富水砂卵石地层渣土改良应用小结212.3粉质黏土、粉土层212.4全断面砂层212.4.1西安地铁一号线二标2

3、12.4.2哈尔滨地铁一号线（程哈东站—南直路站）222.4.3广州地铁3号线（珠江新城站—客村站）223不同地层渣土改良剂选用243.1软土地层243.2砂卵石地层243.3砂性土地层253.4硬岩地层263.5富水地层263.6总结264北京地铁八号线三期05标渣土改良28第II页共II页4.1工程概况284.2工程地质和水文地质概况284.2.1工程地质284.2.2水文地质314.2.3纵断面工程地质和水文地质情况324.3改良对象和添加剂的确定324.4渣土改良试验内容324.4.1室内试验324.4.2现场试验334.4.3试验方案334.

4、5本标段渣土改良总结35第II页共II页1渣土改良研究现状1.1渣土改良的原因渣土改良就是通过盾构配置的专用装置向刀盘面，土舱内或螺旋输送机内注入水、泡沫、膨润土、高分子聚合物等添加剂，利用刀盘的旋转搅拌、土舱搅拌装置或者螺旋输送机选择搅拌使添加剂与土渣混合，使盾构切削下来的渣土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力。进行渣土改良的原因：1）土压平衡式盾构的基本原理通过电机驱动主轴带动刀盘旋转，在刀盘旋转的同时，安装在刀盘面上的切削刀具切入土中并将土体切割撕裂；刀盘切削的渣土通过刀盘上的开口部分挤压进入并填满土舱，土舱内的渣土在土舱壁的

5、加压作用下与刀盘前方的水土压力保持平衡，使得开挖面保持稳定状态；同时，利用螺旋输送机将土舱内的部分渣土排出，并使得排出土量与盾构掘削土量维持平衡。2）土压平衡盾构渣土的作用及性状土压平衡盾构维持工作面稳定的介质为渣土。土压平衡式盾构施工中开挖出来的土体充满刀盘和隔板之间的压力仓，一方面开挖土作为支撑开挖面稳定的介质，其土性对开挖面的稳定起着决定性的作用。另一方面，它有源源不断地由螺旋输送机向外排出，它的土性好坏直接影响着出土的顺利与否。为维持土舱内土压力的稳定和方便渣土的排出，土舱内的渣土应该具有可塑性强、流动性好、密度低、内摩擦小、渗水性弱的特征。如

6、果地层是相似于淤泥质黏土层的话，只要在压力舱内通过旋转翼板搅拌，就可满足这种状态顺利进行施工。一般来说，开挖出来的泥土不具有以上特性：在有的情况下，有的渣土流动困难，易压实固结，产生泥饼或泥团，因此要求刀盘具有较大的扭矩，以确保渣土畅流无阻；另外在透水性土层中，在水的作用下，渣土在螺旋输送机内排出无法形成有效的压力递减，土舱内的土压力难以稳定……所以土压平衡盾构自身对地层的适应范围相对较窄。3）渣土不良带来的施工困难北京地铁盾构隧道的工程实践和国内外诸多施工实例表明，土压平衡式盾构第35页共35页施工成功的关键就是要将从开挖面上切削下来的土体在压力仓内

7、调整成一种比较理想的状态，使土体的性质满足一定的基本条件后，盾构开挖和排土才能顺利地进行。当开挖土的状态不能满足这一要求时，就会给施工带来困难，这种施工困难主要表现为以下几种：①刀具磨耗严重随着盾构法在国内地铁施工中的广泛使用，刀具磨损已经成为一个影响盾构隧道施工质量和进度的关键问题。刀盘作为盾构机的一个关键部件，在地下掘进过程中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等，刀盘在一定转速和压力条件下进行地下挖掘，刀具要承受非常高的工作压力和温度，恶劣的工作条件会降低刀具的使用寿命。特别是在砂卵石地层，盾构刀具往往磨损严重，容易破损、脱落，经常

8、导致工程事故的发生，给整个工程的工期、造价带来严重的影响，甚至威胁人的生命。这种情况在北京地铁