砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工渣土改良工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明設(shè)及地層盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種砂卵石地層±壓平衡盾構(gòu)施工 渣±改良工藝。
【背景技術(shù)】：
[0002] ±壓平衡盾構(gòu)施工過(guò)程中，如何防止渣±在刀盤上形成泥餅、在±艙內(nèi)積壓、堵 艙，在螺旋輸送機(jī)出產(chǎn)生堵塞、噴涌、刀盤和刀具磨損等，仍是目前盾構(gòu)隧道施工所面臨的 主要難題。
[0003] 在砂卵石地層施工中，由于地層力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，卵堿石含量高，顆粒之間空隙 大，無(wú)粘聚力，使得開挖±體塑流性差，盾構(gòu)推力、扭矩大、刀盤、刀具及螺旋輸送機(jī)磨損嚴(yán) 重，推進(jìn)速度極其緩慢，且地層在盾構(gòu)施工擾動(dòng)下穩(wěn)定較差，給工程施工造成了極大的困 難。
[0004] 因此，如何進(jìn)行有效的渣±改良，對(duì)盾構(gòu)施工至關(guān)重要，渣±改良效果的好壞，將 直接影響到盾構(gòu)掘進(jìn)速度、開挖成本，甚至將直接影響工程的成敗。目前關(guān)于渣±改良性能 評(píng)價(jià)主要是W室內(nèi)試驗(yàn)研究為主的巖±工程和混凝±的試驗(yàn)方法，如巧落度試驗(yàn)、攬拌試 驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、稠度試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、安定性試驗(yàn)等。
[0005] 上述試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法針對(duì)特定取樣±，不能真實(shí)反映原狀±的特性和施工環(huán)境的 影響。同時(shí)，考慮現(xiàn)場(chǎng)因素影響的砂卵石地層渣±改良試驗(yàn)較少。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0006] 本發(fā)明的目的是提供砂卵石地層±壓平衡盾構(gòu)施工渣±改良工藝，它改良工藝簡(jiǎn) 單，改良后的渣±能夠防止渣±在刀盤上形成泥餅、在±艙內(nèi)積壓、堵艙，在螺旋輸送機(jī)出 產(chǎn)生堵塞、噴涌、刀盤和刀具磨損等。
[0007] 為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用W下技術(shù)方案：它的改良工藝如 下：
[000引 1、±地改良劑的選擇：在砂卵石地層中施工時(shí)時(shí)，為了避免±體塑流性不佳而發(fā) 生一系列施工問(wèn)題，通常的辦法就是向開挖面及±艙內(nèi)注入一定比例的±體改良劑來(lái)改變 ±體的狀態(tài)，使其達(dá)到盾構(gòu)正常掘進(jìn)的要求；應(yīng)用于±壓平衡盾構(gòu)施工的±體改良材料有 多種類型，較為常用的大致有四類，其中泡沫和膨潤(rùn)±最為常，適用于泡沫劑進(jìn)行±體改良 的地層主要有：顆粒級(jí)配相對(duì)良好的±體、平均粒徑較大的±體、水量較高的±體；適用于 膨潤(rùn)±進(jìn)行±體改良的地層主要有：細(xì)粒含量少的±體、透水性高的±體；
[0009] 1. 1、±體改良劑配比：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，分別選取泡沫和兩種膨潤(rùn)± (鋼基膨 潤(rùn)±和巧基膨潤(rùn)±)較為合適的配比，進(jìn)行對(duì)比分析；
[0010] 1.2、±體改良參數(shù)的確定：掘進(jìn)初期，設(shè)立試驗(yàn)段，單獨(dú)注入泡沫時(shí)，對(duì)渣±的 改良效果較差，除推力、扭矩較大及掘進(jìn)速度較慢外，螺旋機(jī)還有噴涌現(xiàn)象。單獨(dú)注入膨 潤(rùn)±時(shí)推力、扭矩大及掘進(jìn)速度慢的現(xiàn)象依然存在，經(jīng)過(guò)調(diào)研后，除了提高膨潤(rùn)±質(zhì)量、比 重外，采取膨潤(rùn)±與泡沫按一定比例注入，并通過(guò)實(shí)際參數(shù)對(duì)比總結(jié)：最佳注入量為泡沫 400-500L/min，膨潤(rùn)±為 90-110L/min;
[0011] 2、±地改良：區(qū)間采用泡沫和膨潤(rùn)±泥漿相結(jié)合并在刀盤前分區(qū)式注入的方式 進(jìn)行±體改良，膨潤(rùn)±發(fā)酵設(shè)備的與膨潤(rùn)±的發(fā)酵效果直接相關(guān)，在掘進(jìn)初期，使用普通發(fā) 酵箱進(jìn)行膨潤(rùn)±發(fā)酵，結(jié)果大量膨潤(rùn)±直接沉淀結(jié)塊，發(fā)酵后的膨潤(rùn)±不僅濃度達(dá)不到要 求，而且還有大量塊狀膨潤(rùn)±導(dǎo)入盾構(gòu)機(jī)的膨潤(rùn)±箱，經(jīng)常造成膨潤(rùn)±系統(tǒng)管路不通，基于 反復(fù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)原有膨潤(rùn)±發(fā)酵箱進(jìn)行了改造，并加入攬拌系統(tǒng)，解決了膨潤(rùn)±沉淀的問(wèn) 題；
[0012] 3、施工質(zhì)量控制：
[0013]3. 1、泡沫發(fā)泡效果質(zhì)量控制：為保證泡沫的發(fā)泡效果，盾構(gòu)機(jī)上的泡沫系統(tǒng)調(diào)試 時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)泡沫系統(tǒng)各路的電動(dòng)球閥，盡量使實(shí)際發(fā)泡率與設(shè)定發(fā)泡率保持一致，再通過(guò) 泡沫效果觀察口觀察泡沫發(fā)泡效果，噴射出的泡沫W能夠堆積為好；
[0014] 3. 2、出渣質(zhì)量控制：螺旋機(jī)出渣情況最能直觀反映出±倉(cāng)內(nèi)渣±改良情況，控制 好出渣情況能有效控制渣±改良情況，掘進(jìn)過(guò)程主要從W下幾個(gè)方面控制：（1)泡沫含量 控制：如果泡沫加入量適合，在螺旋機(jī)所出的渣±中會(huì)看到明顯的氣泡，特別是在砂卵石 地層中，細(xì)顆粒沙粒間的間隙中會(huì)有氣泡填充，當(dāng)泡沫加入量不夠，渣±流動(dòng)性不好，分散 不均勻，此時(shí)應(yīng)加大泡沫注入量，而泡沫加入過(guò)多則會(huì)有白色泡沫自螺旋機(jī)中流出，造成浪 費(fèi)；（2)水含量控制：螺旋機(jī)所出的渣±含水量過(guò)低，渣±干燥，說(shuō)明加入水量不夠，在砂卵 石地層中特別容易導(dǎo)致螺旋機(jī)堵塞，應(yīng)該立即加大泡沫注入量，或則單獨(dú)用一個(gè)管加水，保 證足夠的水量注入，如果加入的水量過(guò)多，則會(huì)出現(xiàn)渣±與水的離析現(xiàn)象，大顆粒卵石會(huì)出 入±倉(cāng)底部，使刀盤扭矩增大，出現(xiàn)運(yùn)種情況應(yīng)立即增大膨潤(rùn)±濃度，加大泡沫發(fā)泡率，W 降低水的總注入量；(3)出渣均勻性控制：當(dāng)±倉(cāng)±體攬拌不均勻時(shí)，螺旋機(jī)所出渣±會(huì)出 現(xiàn)時(shí)干時(shí)稀的情況，而且經(jīng)常出現(xiàn)大塊渣±，出現(xiàn)運(yùn)種情況應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大刀盤轉(zhuǎn)速，降低掘 進(jìn)速度，掘進(jìn)前提前開始轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，使±倉(cāng)±體盡量攬拌均勻；
[0015] 4、±體改良效果及分析：
[001引4. 1、出渣效果檢測(cè)與分析：渣±具有良好的流動(dòng)性，顆粒之間的摩擦力減小，特別 是大顆粒完全被細(xì)顆粒包裹，不僅能順利被攜裹出上倉(cāng)，而且大顆粒由于直接接觸面減小， 摩擦力也會(huì)降低，有效的降低了刀盤的攬拌扭矩，減少刀盤的磨損；
[0017] 4. 2、掘進(jìn)參數(shù)檢測(cè)與分析：（1)刀盤轉(zhuǎn)速與推力、扭矩的關(guān)系：地層主要是W砂卵 石為主，刀盤轉(zhuǎn)速一般設(shè)為1.0~1.3轉(zhuǎn)；（2)渣±改良對(duì)渣溫影響：區(qū)間試掘進(jìn)階段，采 用只注入泡沫的渣±改良方案，卵石大顆粒無(wú)法出±倉(cāng)，大都沉積在±倉(cāng)底部，卵石間摩擦 力很大，刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，而且由于掘進(jìn)速度緩慢，一環(huán)掘進(jìn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也 會(huì)有大量的熱量產(chǎn)生，在采用膨潤(rùn)±和泡沫混合注入后，±倉(cāng)內(nèi)沉積的大顆粒卵石大都被 帶出，±倉(cāng)內(nèi)渣±混合均勻，流動(dòng)性強(qiáng)，顆粒間由于填充有膨潤(rùn)±和泡沫，摩擦力降低，而且 掘進(jìn)速度大幅增高，因此每環(huán)產(chǎn)生的熱量較W前降低很多；（3)渣±改良對(duì)±壓的影響：渣 ±改良技術(shù)對(duì)±壓的影響主要在停機(jī)后±倉(cāng)的保壓狀況。砂卵石地層中，由于卵石顆粒間 含有大量空隙，在停機(jī)狀態(tài)下，上倉(cāng)泄壓快、幅度大，停機(jī)40min后，上部±壓降到0.OlMpa, 采用膨潤(rùn)±與泡沫混合注入后，掌子面上形成的泥膜有很好的防滲性能，±倉(cāng)±壓降到 0. 04Mpa后不再下降，良好的保壓性能有效的防止停機(jī)狀態(tài)下掌子面±層塌落，從而減少地 表沉降。
[0018] 本發(fā)明具有W下有益效果：它改良工藝簡(jiǎn)單，改良后的渣±能夠防止渣±在刀盤 上形成泥餅、在±艙內(nèi)積壓、堵艙，在螺旋輸送機(jī)出產(chǎn)生堵塞、噴涌、刀盤和刀具磨損等。
【具體實(shí)施方式】：
[0019] 本【具體實(shí)施方式】它改良工藝簡(jiǎn)單，改良后的渣±能夠防止渣±在刀盤上形成泥 餅、在±艙內(nèi)積壓、堵艙，在螺旋輸送機(jī)出產(chǎn)生堵塞、噴涌、刀盤和刀具磨損等。
[0020] 為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用W下技術(shù)方案：它的改良工藝如 下：
[0021] 1、±地改良劑的選擇：在砂卵石地層中施工時(shí)時(shí)，為了避免±體塑流性不佳而發(fā) 生一系列施工問(wèn)題，通常的辦法就是向開挖面及±艙內(nèi)注入一定比例的±體改良劑來(lái)改變 ±體的狀態(tài)，使其達(dá)到盾構(gòu)正常掘進(jìn)的要求；應(yīng)用于±壓平衡盾構(gòu)施工的±體改良材料有 多種類型，較為常用的大致有四類，其中泡沫和膨潤(rùn)±最為常，適用于泡沫劑進(jìn)行±體改良 的地層主要有：顆粒級(jí)配相對(duì)良好的±體、平均粒徑較大的±體、水量較高的±體；適用于 膨潤(rùn)±進(jìn)行±體改良的地層主要有：細(xì)粒含量少的±體、透水性高的±體；
[0022] 1. 1、±體改良劑配比：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，分別選取泡沫和兩種膨潤(rùn)± (鋼基膨 潤(rùn)±和巧基膨潤(rùn)± )較為合適的配比，進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)比分析見下表：
[002引表1化、化基膨潤(rùn)±比較
[0026] 表2膨潤(rùn)±與渣±的配比
[0027]
[0028]I. 2、±體改良參數(shù)的確定：掘進(jìn)初期，設(shè)立試驗(yàn)段，單獨(dú)注入泡沫時(shí)，對(duì)渣±的 改良效果較差，除推力、扭矩較大及掘進(jìn)速度較慢外，螺旋機(jī)還有噴涌現(xiàn)象。單獨(dú)注入膨 潤(rùn)±時(shí)推力、扭矩大及掘進(jìn)速度慢的現(xiàn)象依然存在，經(jīng)過(guò)調(diào)研后，除了提高膨潤(rùn)±質(zhì)量、比 重外，采取膨潤(rùn)±與泡沫按一定比例注入，并通過(guò)實(shí)際參數(shù)對(duì)比總結(jié)：最佳注入量為泡沫 400-500L/min，膨潤(rùn)上為 9〇-110L/min;
[0029] 2、±地改良：區(qū)間采用泡沫和膨潤(rùn)±泥漿相結(jié)合并在刀盤前分區(qū)式注入的方式 進(jìn)行±體改良，膨潤(rùn)±發(fā)酵設(shè)備的與膨潤(rùn)±的發(fā)酵效果直接相關(guān)，在掘進(jìn)初期，使用普通發(fā) 酵箱進(jìn)行膨潤(rùn)±發(fā)酵，結(jié)果大量膨潤(rùn)±直接沉淀結(jié)塊，發(fā)酵后的膨潤(rùn)±不僅濃度達(dá)不到要 求，而且還有大量塊狀膨潤(rùn)±導(dǎo)入盾構(gòu)機(jī)的膨潤(rùn)±箱，經(jīng)常造成膨潤(rùn)±系統(tǒng)管路不通，基于 反復(fù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)原有膨潤(rùn)±發(fā)酵箱進(jìn)行了改造，并加入攬拌系統(tǒng)，解決了膨潤(rùn)±沉淀的問(wèn) 題；
[00