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《土压平衡盾构施工中泡沫和膨润土改良土体的微观机理分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第44卷第1期现代隧道技术Vol.44No.12007年2月ModernTunnellingTechnologyFeb.2007文章编号:1009-6582(2007)01-0073-05土压平衡盾构施工中泡沫和膨润土改良土体的微观机理分析魏康林(广州市地下铁道设计研究院,广州510010)摘要由于缺乏外加剂和土体相互作用内在机理的研究,导致何种土体使用何种外加剂,如何调整比例,如何评价外加剂的使用效果等方面的研究相对滞后,在工程实践中往往依靠经验使用外加剂。作者通过三年的室内土体改良试验研究,提出了国内常用的两种外加剂和土体相互作用的内在机理,尤其对于盾构掘进中不同土
2、质和土性应该使用何种类型的外加剂,文章基于微观试验给出了具有说服力的结论。关键词土压平衡式盾构土体改良外加剂机理分析+中图分类号:U451.5文献标识码:A1国内外盾构施工使用外加剂的开挖土中的微细颗粒必须达到30%～35%左右。情况若开挖土体中的微细颗粒不足,此时最常用的是把粘土、蒙脱土等作为添加材料制成泥浆进行补给。土压平衡式盾构施工成功的关键,是要将开挖可是,这种土体改良剂需要采用制泥设备和贮泥槽面开挖下来的土体在压力舱内调整成一种“塑性流等大规模的设备,有时渣土由于呈泥状,分离比较困动状态”,如果地层是相似于上海的淤泥质粘土层难而需要将其作为工业废弃物进行处理。
3、的话,只要在压力舱内通过旋转翼板搅拌,就可满足(2)高吸水性树脂类这种状态顺利进行施工;但是,如果地层土质粘性较由于高吸水性树脂可以吸收自重几百倍的地下大,或者是粘粒含量较少的卵石层、砂土地层、风化水成为胶凝状态,所以对防止高水压地基的喷涌有岩地层,进入压力舱的土体就很难形成这种“塑性很好的效果。可是在盐分浓度高的海水或大量含有流动状态”,从而影响盾构的排土特性,影响推进扭铁、铜等金属离子的地基,以及强酸、强碱性地基和矩,以及机件磨损,也给施工带来困难。压力舱闭化学加固区间等地基中,其吸水能力会大大降低。塞、压力舱结饼或者螺旋排土器出口处的喷涌就是(3)水溶性高分子类施
4、工中因为土性不良导致的常见故障。它与树脂一样是高分子化合物构成的材料,并在土压平衡式盾构施工中遇到不易形成“理想具有可以使开挖土体的粘性增大的效果。在过去盾的塑性流动状态”的土层而发生上述施工故障时,构施工中,很多情况下都使用了CMC,但有时由于通常的办法都是向压力舱内注入一些添加材料来改渣土会成为泥糊状而需要作为工业废弃物来处理。良土体的状态,使其达到利于施工要求的状态。一(4)界面活性材料类般使用的材料大致可以分为表1中的四类,这些材它是目前比较先进的改善土体性质的方法,主料有时各自单独使用,有时组合使用,其特性归纳如要是注入用特殊发泡剂和压缩空气制作的泡沫。下。目
5、前在国内的土压平衡盾构施工中,泡沫和膨(1)矿物类润土是使用得最为广泛的两种外加剂。为了使开挖土体成为具有流动性和不透水性的泥土,需要加入一些细颗粒,盾构施工中的经验值是修改稿返回日期:2006-09-30作者简介:魏康林,男,工程师.·73·现代隧道技术表1盾构施工中常用外加剂的比较Table1Comparisonofconventionaladditivesadoptedinshieldtunneling种类代表材料主要效果适用土质缺点膨润土改善不透水性、制泥设备昂贵矿物类各种土质蒙脱土流动性废弃物处理水溶性高分子CMC增大粘性无粘性土废弃物处理变成胶凝状态高水位在
6、酸碱地基和化学加固区高吸水性树脂环氧树脂防喷涌含水量高吸水能力会降低改善不透水性、界面活性材料泡沫各种土质无流动性,防止粘附更突出。压力的不均将使得液体朝向稳定区域流2泡沫改良土体的机理研究动,从而造成液膜的稀释过程,液膜的稀释就会导致2.1微观结构液膜的破裂和泡沫整体的坍塌。另外,如果泡沫掺入的量提高以后,可能有一些试验中使用的泡沫主要是由自行配置的发泡剂多余的泡沫未能进入土体与土体发生均匀的混合,和稳泡剂按照一定比例混合后,和压缩空气在混合这样,过量的泡沫就会存在于混合土体的表面,这就装置中形成。典型的泡沫既有非常小的泡沫,也有是为什么当加入的泡沫越来越多的时候,经
7、过充分许多被薄的液膜分隔起来的较大的泡沫。泡沫可以的搅拌,仍然可以看见混合土体的表面有大量独立看成一种二维平面结构,在这个二维平面结构中,气的泡沫存在的原因。所以,当泡沫的掺入比提高时,相与薄层液膜之间由一个二维界面隔开,薄层液膜效果并不一定增加得很理想,这主要是因为很多泡及其两侧的界面这个区域被称作“薄片”。泡沫的沫聚集在一起,消泡的可能性会更大,正如多面体的结构可以参见图1。稳定性不如球体一样,在许多小泡连在一起形成大泡后,形状会由单个泡沫的球形转化为多个泡沫互相连通的多面体,而且大量的泡沫堆积后,单个泡沫和泡沫之间很容易发生彼此之间
