土體改良的施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種土體改良的施工方法，包括：對(duì)所需改良的土體進(jìn)行土樣采集；使用粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水對(duì)所述土樣進(jìn)行土體改良試驗(yàn)，以確定改良漿液的配比；制備所述改良漿液；在施工過(guò)程中注入所述改良漿液以改良土體。在本發(fā)明提供的土體改良的施工方法中，利用改良漿液對(duì)掌子面土體進(jìn)行改良，從而控制土壓力的穩(wěn)定，使得掘進(jìn)機(jī)在砂層、砂礫石層、軟石層等非粘性土層中也能建立土壓力平衡，確保頂管頂進(jìn)施工作業(yè)順利進(jìn)行。
【專利說(shuō)明】土體改良的施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種土體改良的施工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市規(guī)模的擴(kuò)張，地鐵、越江隧道、污水管道等各種市政工程的建設(shè)也越來(lái)越多。為了避免直接影響周邊的建(構(gòu))筑物、密集的地下管線以及繁忙的地面交通等，一般采用暗挖法施工。
[0003]暗挖法施工過(guò)程包括土方開(kāi)挖和頂管頂進(jìn)，頂管頂進(jìn)在土方開(kāi)挖之后進(jìn)行，頂管頂進(jìn)施工作業(yè)時(shí)掌子面土體的自立性非常關(guān)鍵，因此在進(jìn)行頂管頂進(jìn)施工之前，一般需要對(duì)進(jìn)出洞口處的土體進(jìn)行土體加固，待土體加固之后，通過(guò)掘進(jìn)機(jī)將矩形頂管頂進(jìn)土層中，開(kāi)始進(jìn)入頂管頂進(jìn)施工作業(yè)階段。在頂管頂進(jìn)施工作業(yè)過(guò)程中，掘進(jìn)機(jī)的土倉(cāng)內(nèi)外需要保持土壓平衡，一旦土倉(cāng)內(nèi)外建立的土壓平衡被打破，會(huì)引起許多施工問(wèn)題，例如可能引起地面的沉降，嚴(yán)重的甚至造成前方土體坍塌，進(jìn)而影響周邊環(huán)境、建(構(gòu))筑物和管線。
[0004]然而，在實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于非粘性土層的土粒之間的粘結(jié)力很弱或無(wú)粘結(jié)，在非粘性土層進(jìn)行頂管頂進(jìn)施工作業(yè)時(shí)土壓力平衡難以建立，例如，砂層、砂礫石、軟石層等，在這些土層中進(jìn)行頂管頂進(jìn)施工作業(yè)時(shí)均發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的土倉(cāng)內(nèi)外無(wú)法建立土壓力平衡，出土非常不均勻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種土體改良施工方法，以解決現(xiàn)有的頂管頂進(jìn)施工過(guò)程中由于土層的粘結(jié)性差導(dǎo)致土壓力平衡難以建立的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種土體改良施工方法，所述土體改良施工方法包括:
[0007]對(duì)所需改良的土體進(jìn)行土樣采集；
[0008]使用粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水對(duì)所述土樣進(jìn)行土體改良試驗(yàn)，以確定改良漿液的配比；
[0009]制備所述改良漿液；
[0010]在施工過(guò)程中注入所述改良漿液以改良土體。
[0011]可選的，在所述的土體改良的施工方法中，所述改良漿液中粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水按照質(zhì)量比380:180:1:820進(jìn)行混合。
[0012]可選的，在所述的土體改良的施工方法中，所述聚丙稀酰胺為陰離子聚丙稀酰胺、非離子聚丙稀酰胺或陽(yáng)離子聚丙稀酰胺。
[0013]可選的，在所述的土體改良的施工方法中，所述改良漿液的比重在1.28g/cm3到1.3g/cm3之間。
[0014]可選的，在所述的土體改良的施工方法中，在施工過(guò)程中注入所述改良漿液以改良土體之前，在制備改良漿液之后，還包括:檢測(cè)所述改良漿液的成分、含量和比重。
[0015]可選的，在所述的土體改良的施工方法中，所述土體改良的施工方法適用于頂管頂進(jìn)施工作業(yè)，所述頂管頂進(jìn)施工作業(yè)采用的掘進(jìn)機(jī)的頭部設(shè)置有刀盤(pán)面板，所述刀盤(pán)面板上具有多個(gè)注漿孔，所述改良漿液通過(guò)所述多個(gè)注漿孔注入所述刀盤(pán)面板前的掌子面土體中，并對(duì)所述掌子面土體進(jìn)行改良。
[0016]可選的，在所述的土體改良的施工方法中，所述掌子面土體為砂層、砂礫石或軟石層O
[0017]在本發(fā)明實(shí)施例提供的土體改良的施工方法中，利用改良漿液對(duì)掌子面土體進(jìn)行改良，從而控制土壓力的穩(wěn)定，使得掘進(jìn)機(jī)在砂層、砂礫石層、軟石層等非粘性土層中也能建立土壓力平衡，確保頂管頂進(jìn)施工作業(yè)順利進(jìn)行。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的土體改良的施工方法的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的土體改良的施工方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0020]請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例的土體改良的施工方法的流程示意圖。如圖1所示，所述土體改良的施工方法包括以下步驟:
[0021]SlO:對(duì)所需改良的土體進(jìn)行土樣采集；
[0022]Sll:使用粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水對(duì)所述土樣進(jìn)行土體改良試驗(yàn)，以確定改良漿液的配比；
[0023]S12:制備所述改良漿液；
[0024]S13:在施工過(guò)程中注入所述改良漿液以改良土體。
[0025]具體的，首先，對(duì)所需改良土的體進(jìn)行土樣采集。其中，所需改良的土體為非粘性土層，例如砂層、砂礫石、軟石層等粘結(jié)性差的土層。
[0026]接著，使用粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水對(duì)所述土樣進(jìn)行改良試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，將粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水按照不同比例混合而成的改良漿液加入到所述土樣中進(jìn)行調(diào)配，觀察調(diào)配結(jié)果。若土樣在調(diào)配后沒(méi)有出現(xiàn)離析現(xiàn)象，則認(rèn)為該混合比例是可選的配比。
[0027]本實(shí)施例中，所述改良漿液的組分包括粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水。其中，粘土是一種具有黏性的土壤，用水濕潤(rùn)后具有良好的可塑性，一般由硅酸鹽礦物在地球表面風(fēng)化后形成。膨潤(rùn)土(Bentonite)的主要化學(xué)成分為Si02、AL203、CaO、MgO、Na2O和KaO，其礦物成分主要是蒙脫石、云母、石英和少量高嶺土等。膨潤(rùn)土具有較強(qiáng)的吸濕性和膨脹性，能夠改善土體的和易性。聚丙烯酰胺(PAM)是一種水溶性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，能夠降低液體之間的摩擦阻力，其溶解時(shí)間一般為40?60分鐘，固有量多90%，水解度<5%。聚丙烯酰胺按離子特性可分為陰離子、非離子、陽(yáng)離子和兩性型四種類型。制備所述改良漿液采用的聚丙稀酰胺一般選用陰離子聚丙稀酰胺、非離子聚丙稀酰胺或陽(yáng)離子聚丙稀酰胺。
[0028]然后，根據(jù)土體改良試驗(yàn)確定的配比制備改良漿液。在此過(guò)程中，首先按照配比稱取粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水，之后將粘土和膨潤(rùn)土分別研磨成粉粒，同時(shí)將聚丙稀酰胺溶解于一定質(zhì)量的清水中，最后將研磨成粉粒的粘土、膨潤(rùn)土與聚丙稀酰胺水溶液和剩余的清水均勻混合。
[0029]本實(shí)施例中，所述改良漿液中的粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水按照質(zhì)量比380:180:1:820進(jìn)行混合。例如，粘土 380千克，膨潤(rùn)土 180千克，聚丙稀酰胺I千克，清水820千克。所述改良漿液的比重一般在1.28g/cm3到1.3g/cm3之間。所述改良漿液不但能夠潤(rùn)滑土層，還能增加土層中微細(xì)顆粒的含量，提高非粘性土層的塑性，與砂層、砂礫石層、軟石層等土體反應(yīng)能夠增大土體的粘結(jié)性。由于其采用的材料是清水、粘土、膨潤(rùn)土和少量的聚丙稀酰胺，不但不污染環(huán)境，而且成本非常低廉。
[0030]制備改良漿液之后通常需要檢測(cè)所述改良漿液的組分、各組分的含量以及比重，并在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)所述改良漿液的成分和含量進(jìn)行調(diào)整，使其符合質(zhì)量要求。
[0031]最后，在施工作業(yè)過(guò)程中注入所述改良漿液以改良土體。
[0032]本實(shí)施例提供的土體改良的施工方法適用于頂管頂進(jìn)施工作業(yè)，遇到掌子面土體是砂層、砂礫石層、軟石層等非粘性土層時(shí)，為了改良頂管頂進(jìn)施工作業(yè)的掌子面土體，在頂管頂進(jìn)施工作業(yè)準(zhǔn)備階段抽取頂管穿越土層的一部分土樣，并對(duì)所述土樣進(jìn)行土體改良試驗(yàn)以得到改良漿液的配比，并按照該配比制備所述改良漿液。
[0033]所述頂管頂進(jìn)施工作業(yè)所采用的掘進(jìn)機(jī)的頭部設(shè)置有刀盤(pán)面板，所述刀盤(pán)面板上具有多個(gè)注漿孔，所述改良漿液通過(guò)所述多個(gè)注漿孔注入所述刀盤(pán)面板前的掌子面土體中，以對(duì)所述掌子面土體進(jìn)行土體改良。其中，所述多個(gè)注漿孔均勻設(shè)置在所述刀盤(pán)面板上，所述改良漿液的注漿壓力由掘進(jìn)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，確保所述改良漿液均勻地噴灑在掌子面土體上。
[0034]利用所述改良漿液與掌子面土體的物理與化學(xué)反應(yīng)，能夠使得掌子面土體的粘結(jié)性更強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)證明，掌子面土體經(jīng)土體改良之后出土非常均勻，出土情況較土體改良之前大大改善，采用所述土體改良的施工方法既經(jīng)濟(jì)又有效。特別是對(duì)于砂層、砂礫石層、軟石層等非粘性土層，土體改良的效果特別明顯。
[0035]綜上，在本發(fā)明實(shí)施例提供的土體改良的施工方法中，通過(guò)改良掌子面土體以控制土壓力的穩(wěn)定，使得掘進(jìn)機(jī)在砂層、砂礫石層、軟石層等非粘性土層中進(jìn)行頂管頂進(jìn)施工作業(yè)，也能建立土壓力平衡，達(dá)到出土均勻，進(jìn)而使得頂管頂進(jìn)施工作業(yè)過(guò)程中的土壓力、頂進(jìn)速度和出土量均可控，從而盡可能地減少對(duì)頂管頂部土層結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)，有效地保持周邊環(huán)境、建筑物、管線，降低地面沉降的風(fēng)險(xiǎn)，由此確保頂管頂進(jìn)施工作業(yè)的順利進(jìn)行。
[0036]上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種土體改良的施工方法，其特征在于，包括: 對(duì)所需改良的土體進(jìn)行土樣采集； 使用粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水對(duì)所述土樣進(jìn)行土體改良試驗(yàn)，以確定改良漿液的配比； 制備所述改良漿液； 在施工過(guò)程中注入所述改良漿液以改良土體。
2.如權(quán)利要求1所述的土體改良的施工方法，其特征在于，所述改良漿液中粘土、膨潤(rùn)土、聚丙稀酰胺和清水按照質(zhì)量比380:180:1:820進(jìn)行混合。
3.如權(quán)利要求2所述的土體改良的施工方法，其特征在于，所述聚丙稀酰胺為陰離子聚丙稀酰胺、非離子聚丙稀酰胺或陽(yáng)離子聚丙稀酰胺。
4.如權(quán)利要求1所述的土體改良的施工方法，其特征在于，所述改良漿液的比重在1.28g/cm3到 1.3g/cm3之間。
5.如權(quán)利要求1所述的土體改良的施工方法，其特征在于，在施工作業(yè)過(guò)程中注入所述改良漿液以改良掌子面土體之前，在制備改良漿液之后，還包括:檢測(cè)所述改良漿液的組分及其含量和比重。
6.如權(quán)利要求1所述的土體改良的施工方法，其特征在于，所述土體改良的施工方法適用于頂管頂進(jìn)施工作業(yè)，所述頂管頂進(jìn)施工作業(yè)采用的掘進(jìn)機(jī)的頭部設(shè)置有刀盤(pán)面板，所述刀盤(pán)面板上具有多個(gè)注漿孔，所述改良漿液通過(guò)所述多個(gè)注漿孔注入所述刀盤(pán)面板前的掌子面土體中，并對(duì)所述掌子面土體進(jìn)行改良。
7.如權(quán)利要求6所述的土體改良的施工方法，其特征在于，所述掌子面土體為砂層、砂礫石或軟石層。
【文檔編號(hào)】E02D3/12GK104480927SQ201410593427
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】嚴(yán)國(guó)仙, 戴南, 秦雨春, 顧國(guó)平, 張劍平 申請(qǐng)人:上海市政建設(shè)有限公司