渣土改良工法

1、盾構(gòu)施工中的的渣土改良工法一、前言磴土改良是保證盾構(gòu)施工安全、順利、快速的一項不可缺少的重要技術(shù)手段，其主要作用是使磴土具有較好的土壓平衡效果，利于穩(wěn)定開挖面，控制地表沉降；使磴土具有較好的止水性，以控制地下水流失；使切削下來的磴土具有良好的塑性流動性，能夠順利快速進(jìn)入土倉，并利于螺旋輸送機(jī)順利排土；有效防止土磴粘結(jié)刀盤而產(chǎn)生泥餅；可防止或減輕螺旋輸送機(jī)排土?xí)r的噴涌現(xiàn)象；可有效降低刀盤扭矩，降低對刀具和螺旋輸送機(jī)的磨損。二、工法特點1、可根據(jù)不同的地質(zhì)情況以及不同的目的采取不同的技術(shù)措施來改善法土的性質(zhì)，以確保盾構(gòu)安全快捷的掘進(jìn)施工。2、以信息化施工為手段，通過對通過地層的地質(zhì)情況的及時、超前

2、的預(yù)報來指導(dǎo)施工。3、能有效地降低對刀具和螺旋輸送機(jī)的磨損，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。三、適用范圍土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，在采取土壓平衡模式掘進(jìn)的隧道。四、施工工藝及流程1、總體流程選擇渣土改良方式2、超刖地質(zhì)預(yù)報a.利用TSP202超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)進(jìn)行超前探測TSP202超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報隧道學(xué)子面前方及周圍臨近區(qū)域的地質(zhì)情況，其能夠較準(zhǔn)確地探測地層構(gòu)造界面，同時也能準(zhǔn)確探測到前方地層中的樁基等，其的預(yù)報距離為地質(zhì)雷達(dá)的412倍。隧道地震波超前地質(zhì)預(yù)報原理圖TSP202主機(jī)b.在學(xué)子面進(jìn)行超前探測在地層復(fù)雜的地段，在采用TSP202系統(tǒng)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報的基礎(chǔ)

3、上，利用盾構(gòu)機(jī)上自帶的小型鉆機(jī)進(jìn)行超前鉆探，依據(jù)相同壓力下鉆進(jìn)速度的不同來判斷前方地層的變化情況及位置，以進(jìn)一步核實TSP202系統(tǒng)的超前預(yù)報結(jié)果，確認(rèn)施工前方圍巖物理特性，為盾構(gòu)機(jī)選擇正確的掘進(jìn)模式及是否需要進(jìn)行渣土改良提供科學(xué)的依據(jù)。3、渣土改良方式的選擇土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)模式（敞開式Open、半敞開式semi-open、土壓平衡式EPB）根據(jù)圍巖的情況進(jìn)行選定，即控制土倉內(nèi)的土壓力。土倉內(nèi)的土壓力受掘進(jìn)速度和螺旋輸送機(jī)的出土速度控制，為了保持開挖面的穩(wěn)定性，必須控制此兩個速度在適當(dāng)?shù)臄?shù)值，同時確保開挖渣土的流動性和止水性。當(dāng)從開挖面切削下來的巖土不具有下列特性:良好的塑性活動；粘軟的稠

4、度；內(nèi)部磨擦低；透水性低時，在開挖時可加入泡沫或膨潤土對巖土進(jìn)行改良，使之具有這些特性。根據(jù)我集團(tuán)公司在廣州地鐵二號線越三盾構(gòu)區(qū)間的施工經(jīng)驗，注入泡沫和膨潤土都能較好的改善渣土的流動性、不透水性和防止泥餅產(chǎn)生，但在降低刀盤扭矩，降低對刀具和螺旋輸送機(jī)的磨損方面注入泡沫的效果優(yōu)于注入膨潤土；對于改善渣土的不透水性方面注入膨潤土的效果優(yōu)于注入泡沫。注入何種材料應(yīng)根據(jù)渣土改良所要達(dá)到的目的進(jìn)行選擇。4、渣土改良施工施工流程PO分析數(shù)據(jù).螺旋輸送機(jī)出.土狀態(tài)良好注入螺旋輸送機(jī)參數(shù)調(diào)整泡沫的注入a.泡沫組成的比例泡沫溶液的組成：泡沫添加劑3%,97%;泡沫添加劑0.751.5L和聚合體300600g；泡

5、沫組成：9095%,壓縮空氣和510%泡沫溶液混合而成。b.泡沫注入量計算泡沫的注入量和土質(zhì)、掘進(jìn)速度等有很大關(guān)系，且從越三盾構(gòu)工程的統(tǒng)計中也顯示發(fā)泡劑消耗量波動較大，從而也證明了這一點。根據(jù)施工經(jīng)驗泡沫的注入量可根據(jù)開挖方量計算：300600L/m3,合計泡沫劑的用量為46.7L/m，c.泡沫的注入方式泡沫的注入可選擇采用兩種操作方式，即半自動操作方式和自動操作方式。采用半自動操作方式時，要求泡沫流體的加入根據(jù)開挖倉的土體壓力值和磴土特性設(shè)定初始值，這時空氣分壓氣的數(shù)值連續(xù)變化，直至達(dá)到設(shè)定值為止。計算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)自動實現(xiàn)泡沫的產(chǎn)生與注入，不需要外界干涉。半自動操作方式向自動操作方

6、式的轉(zhuǎn)換，只有在掘進(jìn)速度V>3m/min時，才能實現(xiàn)。泡沫通過盾構(gòu)機(jī)上的泡沫系統(tǒng)注入（如下圖）。泡沫注入系統(tǒng)示意圖膨潤土的注入膨潤土以懸乳液的方式通過膨潤土注入系統(tǒng)注入，其體積使用量為20%30%拌制的懸乳液泵入儲存罐中后通過不同的注入口分別注入到開挖倉及螺旋輸送機(jī)進(jìn)口處。五、機(jī)具與材料渣土改良過程中所需要的主要機(jī)具與材料見下表序號名稱型號數(shù)量備注1泡沫罐1臺盾構(gòu)機(jī)自帶2聚合體溶液攪拌器1臺盾構(gòu)機(jī)自帶3存儲罐2盾構(gòu)機(jī)自帶序號名稱型號數(shù)量備注4壓縮機(jī)1盾構(gòu)機(jī)自帶5注射槍4盾構(gòu)機(jī)自帶6廢水處理池17地面強(qiáng)制攪拌器18泵29門吊1六、勞動組織根據(jù)施工工序合理安排勞動力。勞動力組織如下表:序號工

7、種班次人數(shù)備注1主司機(jī)2班1人2注入材料拌制3人3注入控制1人4門吊司機(jī)2人5材料供應(yīng)4人6攪拌司機(jī)2人7值班工程師2人8工班長1人9貫通囿觀察人員2人七、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求在砂質(zhì)粘性土和全、強(qiáng)、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖的掘進(jìn)中，主要是要穩(wěn)定開挖面，防止刀盤產(chǎn)生泥餅，并降低刀盤扭矩。擬采取分別向刀盤面和土倉內(nèi)注入泡沫的方法進(jìn)行磴土改良，必要時可向螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入泡沫。同時，采用滾刀與齒刀混合破巖削土或全齒刀削土、增大刀盤開口率等方法來防止泥餅形成。泡沫的注入量為每立方米磴土300600升。在硬巖地段的掘進(jìn)主要是要降低對刀具磨損、螺旋輸送機(jī)的磨損，防止涌水，擬采取向刀盤前和土艙內(nèi)及螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入泥漿的

8、方法來改良磴土，泥漿的注入量一般為每立方米磴土注入20%30%在富水地段和其它含水地層采用土壓平衡模式掘進(jìn)時，主要是要防止涌水、防止噴涌、降低刀盤扭矩，擬向刀盤面、土倉內(nèi)和螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入膨潤土，并增加對螺旋輸送機(jī)內(nèi)注入的膨潤土，以利于螺旋輸送機(jī)形成土塞效應(yīng)，防止噴涌。膨潤土添加量應(yīng)據(jù)具體情況確定。在砂土地層中掘進(jìn)時，主要是保持土倉內(nèi)的壓力平衡，以穩(wěn)定開挖面，控制地層沉降，擬采取向刀盤面和土艙內(nèi)注入泡沫來改良磴土。泡沫注入量根據(jù)具體情況確定八、效益分析1、施工程序化，工作標(biāo)準(zhǔn)化，可以有效地防止在賦水地層發(fā)生涌水涌泥。2、改善渣土的流動性，能夠快速進(jìn)入土倉，為盾構(gòu)機(jī)的快速有序的掘進(jìn)創(chuàng)造了條件。3、可有效降低刀盤扭矩，降低對刀具和螺旋輸送機(jī)的磨損。九、工程實例由中鐵隧道集團(tuán)廣州盾項目部承擔(dān)的越三區(qū)間隧道工