以起到堵水的效果。
[0033](5)能够有效地缓解盾构掘进中的喷涌现象，保持渣土良好的流塑性。
[0034]所述高掺量高分子聚合物添加剂包括:水溶性的聚丙烯酰胺类颗粒。
[0035]泡沫是由多种表面活性剂、稳定剂、强化剂和渗透剂等复配而成的，载体为水。作为发泡液主要成分的表面活性剂，是由聚合而成的长链分子构成的，含有憎水基和亲水基，可以起到渗透、乳化、发泡、减摩等作用效果。在工作过程中与水混合，通过压缩空气，经泡沫发生装置，使液体膨胀产生泡沫，注入到盾构刀盘、土仓和螺旋输送机内，以进一步改善开挖面土体的物理和力学性质，增加其塑性流动性和止水性，防止切削土砂粘附在刀盘及螺旋输送机内，避免闭塞现象，减轻机械负荷，降低刀盘扭矩和推力，起到土体改良的作用。
[0036]泡沫是典型的气一液二相系，其90%以上为空气，10%为泡沫剂溶液；而泡沫剂溶液90%?99%为水，其余为泡沫剂原液。
[0037](I)表面张力减小。水的表面覆盖了一层表面活性剂，其憎水基与空气接触，从而减小水的表面张力。
[0038](2)吸附性。当表面活性剂加入液体中，它可以吸附在固体一液体，液体一气体和不同液体的分界面上，形成定向排列，形成吸附膜。
[0039](3)润滑作用。表面张力的减小增加了润滑作用。由于结合水的流动使原来被结合水束缚的土颗粒能自由流动。
[0040](4)静电排斥作用。使得由静电力结合的土粒分开。表面活性剂吸附在土体内微小裂缝的表面，增加裂缝的深度，减弱微小裂缝的愈合能力，增强扩散能力，并使得土颗粒带有相同的电荷而相互排斥。
[0041](5)加入泡沫的混合土体的密实度有较大变化，泡沫置换了渣土中的部分颗粒和水分，使得混合土体密度减小，减小了颗粒之间的接触，气泡起到了一定的润滑作用，降低了接触面的粗糙度，减小了内摩阻力。同时提高了土体的止水性，降低了土体的渗透性。
[0042](6)泡沫混合土体具有一定的弹性、强度和刚度，有助于维持土仓必要的土压力，并使其均匀变化。
[0043]泡沫在渣土改良中的作用:
[0044](I)使开挖面土体的强度和刚度得到加强，利于建立土压，维护开挖面稳定性，控制地层沉降。
[0045](2)泡沫有良好的润滑性能和一定的强度、弹性，可降低仓内土体的内摩擦角，改善土仓内土体的流塑性，利于稳定土压，实现土压平衡，维护开挖面稳定；利于提高开挖土体的流动性，增加渣土的可排性，使土仓和螺旋排土通畅；防止“闭塞”现象发生；泡沫具有压缩性，可提高改良后的开挖土的压缩性，抑制“泥饼”问题的发生，降低刀盘和螺旋输送机的扭矩，改善掘进参数；吸附在颗粒之间的气泡可以减少土体颗粒与刀盘系统的直接摩擦，利于减少刀盘、刀具和螺旋输送机的磨损，冷却刀具。
[0046](3)泡沫能置换土颗粒间隙中的水，利于降低渣土的渗透性，提高其止水性，减小地下水流失，减少喷涌。
[0047](4)在松散的砂卵石地层中，可填充和置换砂石颗粒间隙，增加颗粒之间的粘聚力，改善土体的受力状况，使土体传力均匀，利于调整土仓压力，保证稳定掘进，同时因其良好的扩散性和渗透性，在刀盘的搅拌下迅速渗透到渣土中，包裹砂卵石颗粒，降低了土体的密实度，改善土体的流塑性，降低开挖扭矩。
[0048]所述刀盘面板加注通道的数量是2路或3路。
[0049]所述土仓内的加注通道数量是2路。
[0050]经现场定期试验验证，确定在富水全断面极硬辉绿岩地层中，在刀盘前方加注高掺量高分子聚合物，在土仓内加注低浓度泡沫。
[0051]与掘进速度和实际地层特征相匹配的添加配比如下:
[0052]泡沫浓度:2% ;地层注入率(FIR):40% ;泡沫膨胀率(FER):1:8。
[0053]泡沫浓度:2% ;地层注入率(FIR):50% ;泡沫膨胀率(FER):1:10。
[0054]聚合物惨莖:8%。，地层注入率:30%。
[0055]聚合物掺量:10%。，地层注入率:35%。
[0056]高分子聚合物和泡沫同时复合加注，以聚合物为主，泡沫为辅。即在刀盘前方各辐臂上合理孔位注入孔加注高掺量高分子聚合物，采用聚合物加注系统，刀盘面板选择2 - 3路通道加注。同时在土仓内选择合理孔位加注低浓度泡沫，加注采用泡沫拌合和发生系统，选择2路通道加注。根据实际地层特征，强富水地层时，可辅助选择在螺旋机内加注I路聚合物。可根据实际地层特征，适时调整加注通道的具体分配，以求复合加注的最佳改良效果。
[0057]通过刀盘前方添加高掺量高分子聚合物，提高了开挖面岩层的止水性，较有效地封堵了基岩裂隙水，改善了进入土仓的渣土的稠度和和易性，降低了以硬岩石肩为主的渣土的离析、沉淀，改善了渣土流塑性、可排性和携带输送能力，能够通过皮带输送机顺利排渣，降低了螺旋喷涌和操作区石肩喷洒的现象，提高了作业效率，改善了作业环境。同时仓内辅助加注泡沫，共同降低了渣土内摩擦力，对刀盘、刀具和螺旋叶片进行了润滑和冷却，降低了其磨损程度，减少了开仓换刀频率，提高了掘进工效。总体改善了渣土状态和施工参数，增强了施工连续性，提高了掘进效率。
[0058]最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，其特征在于，通过刀盘面板加注通道和盾构刀盘前方各辐臂上的孔位，采用聚合物加注系统向渣土加注高掺量高分子聚合物，与此同时通过土仓内的加注通道和孔位，采用泡沫拌合发生系统向渣土加注低浓度泡沫进行复合加注。2.如权利要求1所述的全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，其特征在于，所述高掺量高分子聚合物添加剂包括:水溶性的聚丙烯酰胺类颗粒。3.如权利要求1所述的全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，其特征在于，所述低浓度泡沫的添加剂由表面活性剂、稳定剂、强化剂和渗透剂复配而成，且载体为水。4.如权利要求1所述的全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，其特征在于，所述刀盘面板加注通道的数量是2路或3路。5.如权利要求1所述的全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，其特征在于，所述土仓内的加注通道数量是2路。6.如权利要求1所述的全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，其特征在于，还可以在螺旋机内采用聚合物加注系统向渣土加注高掺量高分子聚合物。7.如权利要求2所述的全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，其特征在于，所述高掺量高分子聚合物的聚合物掺量:8-10%。，地层注入率:30-35%。8.如权利要求3所述的全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，其特征在于，所述低浓度泡沫的泡沫浓度:2% ;地层注入率(FIR):40-50% ;泡沫膨胀率(FER):1:8-1:10。
【专利摘要】本发明公开了一种全断面极硬辉绿岩地层盾构掘进用渣土改良方法，通过刀盘面板加注通道和盾构刀盘前方各辐臂上的孔位，采用聚合物加注系统向渣土加注高掺量高分子聚合物，与此同时通过土仓内的通道和孔位，采用泡沫拌合发生系统向渣土加注低浓度泡沫进行复合加注。
【IPC分类】E21D9/06
【公开号】CN105089671
【申请号】CN201510321456
【发明人】周刘刚, 杨凯, 恽军, 武福美, 朱伟, 王良, 王东清
【申请人】北京城建设计发展集团股份有限公司, 北京城建集团有限责任公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月12日