渣土改良技术.doc

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1、砂卵石地层盾构渣土改良技术粟路好中铁五局城通分公司沈阳地铁二号线三标项目部摘要：在土压平衡式盾构施工过程中，开挖面支撑的土砂具有十分重要的作用，通过对开挖出渣土进行改良，用以满足施工要求。本文依托沈阳地铁北～崇区间盾构施工，对砂卵石地层渣土改良技术加以总结，对之后类似工程提供经验。关键词：砂卵石渣土改良盾构1概述1.1工程概况沈阳地铁二号线第三合同段北～崇区间单线全长为703.8m，盾构通过地段主要为砂卵石地层，其中粘土（即粒径≤0.075mm）约占18.1%,砂（即粒径＜5mm,≥0.075mm）约占44.1%,砾卵石（即粒径≥5mm）约占

2、37.8%,隧道结构底最大埋深22.7m；工～文区间单线全长为1302.7m，盾构通过地段主要为砂卵石地层，其中粘土（即粒径≤0.075mm）约占3.2%,砂（即粒径＜5mm,≥0.075mm）约占56.7%,砾卵石（即粒径≥5mm）约占30.1%,，隧道结构底最大埋深31.66m。1.2渣土改良在砂卵石地层施工中的重要性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。由于一般土壤不能完全满足这些特性，所以要进行改良，其

3、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。渣土改良系统已成为盾构法施工的一个重要组成部分，对盾构法隧道施工的发展有着深远的影响。纵观目前国内各台盾构机的使用工况，不难发现土质改良技术应用的好坏，对降低工程造价、提高工程施工进度都有着决定性的作用。1.3渣土改良技术的国内外现状盾构法施工的主要机械就是盾构机，有泥水盾构和土压平衡盾构,土压平衡式盾构机因其能较好地控制地面沉降，保护环境，适应在市区和建筑密集区施工等优点，在隧道施工中被广泛应用。土压

4、平衡式盾构机能适应多种环境和地层的要求,可以在砂砾、砂、粉砂、粘土等地层中使用。纵观国内外，泥水盾构主要以加水、加泥作为改良剂，土压平衡式盾构机所采用膨润土泥浆和泡沫作为改良剂。通过泡沫剂改良的渣土，泡沫自然消解后，渣土基本能恢复原状；通过膨润土泥浆改良的渣土，在某些发达国家被认定为污染物，其处理价格昂贵，膨润土泥浆注入法需用大型设备生产相当数量的膨润土泥浆，站用大面积场地。在日本和欧洲等发达国家，用发泡剂取代膨润土泥浆，尤其当盾构通过透水性较强的砂土、含有少量粘土、粉砂细屑的砾石层时，应用发泡剂优于应用膨润土泥浆。1.4取得的主要研究成果本

5、标段北～崇区间左线由“中铁8号”盾构施工,始发阶段以发泡剂为渣土改良剂，由于刀盘和螺旋输送机设计的缺陷，和渣土改良没有做好，导致刀盘结泥饼，盾构无法推进，挖竖井开仓，通过改造刀盘和螺旋输送机后，以膨润土泥浆和泡沫的混合添加材料为渣土改良剂，推进速度明显提高。但在施工过程中或在停机时不注意管路的清洗和疏通，造成泡沫和膨润土注入系统有几路堵塞，刀盘又结泥饼，后期一百多环的推进速度缓慢，扭矩大。通过注入快速渗透剂消解部分泥饼勉强出洞。工～文区间由“韶山1号”盾构施工，发泡剂为渣土改良剂，掘进过程中多次遇到水囊、喷涌、流砂地层，通过摸索和试验，得出了

6、合理、适用的聚合物改良渣土的配合比，注入高吸水聚合物，解决了螺旋机喷涌的问题。2砂卵石地层渣土改良技术2.1渣土改良剂的选择2.1.1渣土改良剂的功能在盾构机掘进时，向开挖面、土仓等处加注改良添加剂，其具体功能如下：①对于富含水砂层，一方面止水，另一方面可以改善砂的和易性；②在砂性土和砂砾土地层中，可以起到支撑作用而且可以改善土的流动性；③在粘性土层，可以防止渣土附着刀盘和土仓室内壁，另一方面，由于改良剂中的微细气泡可以置换土颗粒中的孔隙水，因而可以达到止水效果。2.1.2渣土改良剂的类型表1渣土改良剂的种类膨润土泡沫剂高吸水性树脂（聚合物）

7、增粘剂特性PH值7.5～10.0粘度：2～10Pa·sPH值7.3～8.0粘度:0.003～0.2Pa·sPH值7.5～10.0粘度：0.7～2.0Pa·sPH值7.5～10.0粘度：0.5～15Pa·s适用范围砂～砂(卵)砾石地层粘土～砂(卵)砾石地层固结粘土～砂砾地层粗土～粗砂地层特征制浆和输送设备需较大的空间输送和使用便捷，消泡后渣土能恢复原来状态在粘性软土层有时会因粘土变硬而出现堵塞停止开挖时,有时会堵塞2.2渣土改良方案2.2.1工程地质情况根据区域地质资料及其现场勘察表明，北～崇区间、工～文区间的场地地基土主要由第四系全新统和更新

8、统粘性土、砂类土及砾石类土组成。地层自上而下分别是杂填土、粘土、砾砂、圆砾、砾砂、粘土、砾砂。盾构通过地段主要为砂卵石地层。2.2.2盾构机类型“韶山1号”盾构是由