文档介绍：富水砂卵石地层盾构施工渣土改良研究
富水砂卵石地层盾构施工渣土改良研究
科学技术部马连丛
【摘要】对于砂卵石地层盾构施工,由于土体内摩擦角大、流动性差、渗透系数大,导致进入压
力舱的土体很难形成“塑性流动状态”,给施工带来困难,因此必须对渣土进行改良;本
文基于砂卵石土物理力学指标分析进行渣土改良剂比选,最终确定使用泡沫作为渣土改
良剂;试验得出泡沫剂的最佳配比为% ;下,改良后的渣土内摩擦角由.。降低到
.。;渗透试验表明最佳配比下,改良后的渣土渗透系数由.×/提高到
.×~/;通过试验数据得出,经过现场盾构试掘进验证了泡沫剂改良砂卵石土
层具有良好的效果。
【关键词】盾构施工渣土改良富水砂卵石泡沫
前言
土压平衡式盾构施工成功的关键是要将开挖面开挖下来的土体在压力舱内调整成一种“塑
性流动状态”。对于成都富水砂卵石地层,由于卵石土内摩擦角大,土的摩擦阻力大,故难以获
得好的流动性。当切削下来的土体充满土舱和螺旋输送机内时,将使切削刀头转矩、螺旋输送机
转矩、盾构千斤顶推力增大,甚至使开挖、排土无法进行。另外,由于该地层中卵石含量高,土
层渗透系数大,仅靠压力舱和螺旋输送机内的压缩效应不可能完全止水,在开挖面水压高时,排
土闸门处易出现地下水喷涌现象。因此,针对该地层进行渣土的改良对盾构施工来说至关重要,
渣土改良效果的成功与否,将直接影响到盾构机的掘进速度、掘进成本,严重时也可以影响到
工程的成败。
成都地层土体分析
成都地铁号线天府广场站一省体育馆站盾构区间隧道主要在卵石土地层中穿过,其主要地
层有—、—、—,下面局部—地层。在卵石土层中局部随机分布大粒
径、高强度卵石和漂石。
为获取盾构拟穿越的土体颗粒分布情况,选取临近地铁车站开挖的砂卵石土进行了组筛分
试验,其筛分结果如表所示。
表颗粒分析数据表
土粒组成%
漂石卵石砾石砂粉粒粘粒
~。....~.....
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工程科技年第期
续表
土粒组成%
漂石卵石砾石砂粉粒粘粒
一—~. . . .~. . .~. .
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通过筛分试验结果可知,成都砂卵石土层中卵石含量较高,粒径一的颗粒所占
比重达到% 以上,小于. 的颗粒所占比重不足% ,在盾构掘进施工时,容易因渣土
的流动性差而导致排土设备堵塞、压力舱内结泥饼等现象的发生。
在本工程地质勘察中共取土试样件做常规物理力学试验、岩石试样组做天然抗压、抗
剪试验,得出天府广场站~省体育馆站盾构区间各个岩土层的物理力学指标如表所示。
表各土层力学参数汇总表
地层岩土时代与天然密度干密度计算摩擦角变形模量渗透系数
代号名称成因/’/ 天然‘降水后‘/
。。
—卵石土.
—卵石土. .
—卵石土珥. .
—强风化泥岩.
通过地质勘察试验结果可知盾构拟穿越的砂卵石土层具有较高的含水量,且土层具有很强的
渗透能力,其中盾构主要穿越的—卵石土层的渗透系数达到/,在该土层中进行盾构
施工,极易造成喷涌、掌子面失稳等