盾构中外加剂的使用技术.pdf

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1、欢迎杭州地铁的领导和朋友参加今天的盾构施工技术交流会盾构隧道施工中外加剂的使用技术广州市地下铁道设计研究院盾构技术研究所广州轨道交通建设监理有限公司魏康林主要交流内容盾构施工中外加剂的作用、主要种类以及国内外外加剂应用技术的现状外加剂改良土体的原理简要分析盾构机中的泡沫系统、施工中泡沫的添加过程和主要参数控制各类典型地层中盾构掘进使用外加剂的案例分析北京无水砂卵石地层中单独加泥与混合使用人泥浆、泡沫的效果对比上海砂性土层中使用泡沫剂和肥皂水对比深圳复合复杂地层中使用泡沫的效果广州微风化泥质粉砂岩中泡沫管堵塞环境自然外加剂

2、的在盾构掘进中所起到的主要作用©目前我国所应用的盾构机类型主要为土压平衡式盾构，其特点是用开挖出的土砂作为支撑开挖面稳定的介质，因此要求作为支撑介质的土砂具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。©但是由于一般土壤不能完全满足这些特性，所以要进行改良，其技术要点是在刀盘前部和泥土仓中注入水、膨润土泥浆、粘土、聚合物或泡沫等混合添加材料，经强力搅拌，改善开挖的土砂塑性、流动性，降低渣土的透水性。©土质改良剂的发展将不断扩大土压平衡式盾构机的应用范围。外加剂的在盾构掘进中所起到的主要作用广州地铁五号线某区间的地质剖面

3、图。隧道的左部地层为﹤3﹣2﹥的中粗砂层，如果用泥水盾构机将是理想的选择。但是，通过砂层<3—2>后，地层很快变为<5—2>和<6>含黏土颗粒超过50％的黏土层，而这种地层最好使用土压平衡盾构机。显然，最终的选择或是泥水盾构机或是土压盾构机，目前的经济技术水平，不会选择泥水—土压混合盾构机（需要对排土系统进行改造）。而土压盾构的优势更为突出外加剂的在盾构掘进中所起到的主要作用扩大盾构机适应更大渗透性土体的范围一般土压盾构机不适用K>10-5m/s的土体外加剂的在盾构掘进中所起到的主要作用扩大盾构机适应更大粒径土体的范围最

4、初的土压盾构仅为软性粘土、粉土而设计Tσ闭塞起拱推力扭矩增大推力开挖面压力盾构舱内结饼排土器喷涌可以降低常见因土性不良导致的施工故障（1）降低刀具和出土系统的磨损。（2）通过添加剂渗入到土体诸如形成泥膜，改善工作面土体的稳定性，便于对切割土体的控制。（3）改善土仓内渣土的流动性和和易性。（4）减小刀盘的动力要求，并使开挖出的土体成为流塑状态。（5）对泥水系统来说，降低渣土在管道、阀门和泵中的磨擦力。（6）从泥水系统中便于分离。（7）对所弃的土更易于被接受。（8）改善了工人在隧道中的安全条件。（9）对于土压平衡盾构机来说，

5、其优点还有：①密封仓内的压力更均匀。②对地下水更易于控制。③降低了在密封仓内形成泥饼的可能性。④螺旋输送器的渣土和水能得到控制。⑤渣土易于运输。各类外加剂主要作用总结盾构施工中主要使用的外加剂种类水、肥皂水等也是改良土体的方法之一盾构施工中主要使用的外加剂种类膨润土泥浆：发泡剂：膨润土泥浆注入法需用大型设备生产相发泡剂是一种均质的液体泡沫剂，经当数量的膨润土泥浆，来保持盾构施工管道输送到泡沫发生器产生泡沫，从的生产能力，另外，高含水率的膨润土而增加渣土的粘滞性，改善刀盘的工泥浆和开挖土的混合物在对环境保护措作环境，增加土

6、仓的密封和便于渣土施严格的国家被认定为污染物，其处理的运输。渣土里的泡沫在使用后几天价格昂贵，有时会引起公害。在欧洲，之内就会完全分解，当泡沫消失后，用发泡剂取代膨润土泥浆，尤其当盾构注入过泡沫的渣土又回复到其原来的通过透水性较强的砂土、含有少量粘土、状态。因此，泡沫技术的应用代表着粉砂细屑的砾石层时，应用发泡剂优于土质改良剂的发展方向。应用膨润土泥浆。最常用的两种外加剂的应用前景比较盾构外加剂技术的研究现状日本：开发出适用于各种复杂地层的泡沫材料和添加技术，并行形成了一套适合于其本国的评价标准英国：准备研究不同土体添加

7、剂在隧道工程中的应用参考准则国外及适用于盾构隧道土性改良条件材料的性能评估程序法国：准备研究土压平衡盾构掘进中的泡沫作用（里尔大学）德国：只限于对泡沫混合土土性质的部分试验研究欧盟：已经建议采用一些常规试验对添加材料的配合比进行预先试验高校：尚处于实验室研究的起步阶段，其相应的发泡装置简单，国内无法应用于工程实际施工单位：在添加材料选择上主要仍然依靠国外的产品，常用外加剂改良土体的原理膨润土：主要成分是蒙脱石，具有层状结构，易吸水膨胀，并具有润滑性。它聚合物：是一种长链分子的有机化可以在工作面上形成低渗透性的泥膜，这合物

8、。它可以单独使用，也可与膨润土样有利于给工作面传递密封仓的压力，以及泡沫混合使用。当聚合物与渣土混合便平衡更大的水土压力，也可以改变密封时，聚合物的分子就会附着在土的颗粒仓内土的和易性，提高砂性土的塑性，以表面，当这些颗粒相互碰到一起时，聚便于出土，减少喷涌。盾壳周边充满膨润合物的分子就将颗粒黏结在一起。土，可以减少