砂卵石地层土压平衡盾构施工渣土改良工艺的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明设及地层盾构施工技术领域，具体设及一种砂卵石地层±压平衡盾构施工 渣±改良工艺。
【背景技术】：
[0002] ±压平衡盾构施工过程中，如何防止渣±在刀盘上形成泥饼、在±舱内积压、堵 舱，在螺旋输送机出产生堵塞、喷涌、刀盘和刀具磨损等，仍是目前盾构隧道施工所面临的 主要难题。
[0003] 在砂卵石地层施工中，由于地层力学性质不稳定，卵碱石含量高，颗粒之间空隙 大，无粘聚力，使得开挖±体塑流性差，盾构推力、扭矩大、刀盘、刀具及螺旋输送机磨损严 重，推进速度极其缓慢，且地层在盾构施工扰动下稳定较差，给工程施工造成了极大的困 难。
[0004] 因此，如何进行有效的渣±改良，对盾构施工至关重要，渣±改良效果的好坏，将 直接影响到盾构掘进速度、开挖成本，甚至将直接影响工程的成败。目前关于渣±改良性能 评价主要是W室内试验研究为主的岩±工程和混凝±的试验方法，如巧落度试验、揽拌试 验、渗透试验、压缩试验、稠度试验、剪切试验、安定性试验等。
[0005] 上述试验和评价方法针对特定取样±，不能真实反映原状±的特性和施工环境的 影响。同时，考虑现场因素影响的砂卵石地层渣±改良试验较少。
【发明内容】
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[0006] 本发明的目的是提供砂卵石地层±压平衡盾构施工渣±改良工艺，它改良工艺简 单，改良后的渣±能够防止渣±在刀盘上形成泥饼、在±舱内积压、堵舱，在螺旋输送机出 产生堵塞、喷涌、刀盘和刀具磨损等。
[0007] 为了解决【背景技术】所存在的问题，本发明是采用W下技术方案：它的改良工艺如 下：
[000引 1、±地改良剂的选择：在砂卵石地层中施工时时，为了避免±体塑流性不佳而发 生一系列施工问题，通常的办法就是向开挖面及±舱内注入一定比例的±体改良剂来改变 ±体的状态，使其达到盾构正常掘进的要求；应用于±压平衡盾构施工的±体改良材料有 多种类型，较为常用的大致有四类，其中泡沫和膨润±最为常，适用于泡沫剂进行±体改良 的地层主要有：颗粒级配相对良好的±体、平均粒径较大的±体、水量较高的±体；适用于 膨润±进行±体改良的地层主要有：细粒含量少的±体、透水性高的±体；
[0009] 1. 1、±体改良剂配比：根据现场施工经验，分别选取泡沫和两种膨润± (钢基膨 润±和巧基膨润±)较为合适的配比，进行对比分析；
[0010] 1.2、±体改良参数的确定：掘进初期，设立试验段，单独注入泡沫时，对渣±的 改良效果较差，除推力、扭矩较大及掘进速度较慢外，螺旋机还有喷涌现象。单独注入膨 润±时推力、扭矩大及掘进速度慢的现象依然存在，经过调研后，除了提高膨润±质量、比 重外，采取膨润±与泡沫按一定比例注入，并通过实际参数对比总结：最佳注入量为泡沫 400-500L/min，膨润±为 90-110L/min;
[0011] 2、±地改良：区间采用泡沫和膨润±泥浆相结合并在刀盘前分区式注入的方式 进行±体改良，膨润±发酵设备的与膨润±的发酵效果直接相关，在掘进初期，使用普通发 酵箱进行膨润±发酵，结果大量膨润±直接沉淀结块，发酵后的膨润±不仅浓度达不到要 求，而且还有大量块状膨润±导入盾构机的膨润±箱，经常造成膨润±系统管路不通，基于 反复试验结果，对原有膨润±发酵箱进行了改造，并加入揽拌系统，解决了膨润±沉淀的问 题；
[0012] 3、施工质量控制：
[0013]3. 1、泡沫发泡效果质量控制：为保证泡沫的发泡效果，盾构机上的泡沫系统调试 时，通过调节泡沫系统各路的电动球阀，尽量使实际发泡率与设定发泡率保持一致，再通过 泡沫效果观察口观察泡沫发泡效果，喷射出的泡沫W能够堆积为好；
[0014] 3. 2、出渣质量控制：螺旋机出渣情况最能直观反映出±仓内渣±改良情况，控制 好出渣情况能有效控制渣±改良情况，掘进过程主要从W下几个方面控制：（1)泡沫含量 控制：如果泡沫加入量适合，在螺旋机所出的渣±中会看到明显的气泡，特别是在砂卵石 地层中，细颗粒沙粒间的间隙中会有气泡填充，当泡沫加入量不够，渣±流动性不好，分散 不均匀，此时应加大泡沫注入量，而泡沫加入过多则会有白色泡沫自螺旋机中流出，造成浪 费；（2)水含量控制：螺旋机所出的渣±含水量过低，渣±干燥，说明加入水量不够，在砂卵 石地层中特别容易导致螺旋机堵塞，应该立即加大泡沫注入量，或则单独用一个管加水，保 证足够的水量注入，如果加入的水量过多，则会出现渣±与水的离析现象，大颗粒卵石会出 入±仓底部，使刀盘扭矩增大，出现运种情况应立即增大膨润±浓度，加大泡沫发泡率，W 降低水的总注入量；(3)出渣均匀性控制：当±仓±体揽拌不均匀时，螺旋机所出渣±会出 现时干时稀的情况，而且经常出现大块渣±，出现运种情况应当适当增大刀盘转速，降低掘 进速度，掘进前提前开始转动刀盘，使±仓±体尽量揽拌均匀；
[0015] 4、±体改良效果及分析：
[001引4. 1、出渣效果检测与分析：渣±具有良好的流动性，颗粒之间的摩擦力减小，特别 是大颗粒完全被细颗粒包裹，不仅能顺利被携裹出上仓，而且大颗粒由于直接接触面减小， 摩擦力也会降低，有效的降低了刀盘的揽拌扭矩，减少刀盘的磨损；
[0017] 4. 2、掘进参数检测与分析：（1)刀盘转速与推力、扭矩的关系：地层主要是W砂卵 石为主，刀盘转速一般设为1.0~1.3转；（2)渣±改良对渣溫影响：区间试掘进阶段，采 用只注入泡沫的渣±改良方案，卵石大颗粒无法出±仓，大都沉积在±仓底部，卵石间摩擦 力很大，刀盘转动过程中产生大量的热量，而且由于掘进速度缓慢，一环掘进时间过长，也 会有大量的热量产生，在采用膨润±和泡沫混合注入后，±仓内沉积的大颗粒卵石大都被 带出，±仓内渣±混合均匀，流动性强，颗粒间由于填充有膨润±和泡沫，摩擦力降低，而且 掘进速度大幅增高，因此每环产生的热量较W前降低很多；（3)渣±改良对±压的影响：渣 ±改良技术对±压的影响主要在停机后±仓的保压状况。砂卵石地层中，由于卵石颗粒间 含有大量空隙，在停机状态下，上仓泄压快、幅度大，停机40min后，上部±压降到0.OlMpa, 采用膨润±与泡沫混合注入后，掌子面上形成的泥膜有很好的防渗性能，±仓±压降到 0. 04Mpa后不再下降，良好的保压性能有效的防止停机状态下掌子面±层塌落，从而减少地 表沉降。
[0018] 本发明具有W下有益效果：它改良工艺简单，改良后的渣±能够防止渣±在刀盘 上形成泥饼、在±舱内积压、堵舱，在螺旋输送机出产生堵塞、喷涌、刀盘和刀具磨损等。
【具体实施方式】：
[0019] 本【具体实施方式】它改良工艺简单，改良后的渣±能够防止渣±在刀盘上形成泥 饼、在±舱内积压、堵舱，在螺旋输送机出产生堵塞、喷涌、刀盘和刀具磨损等。
[0020] 为了解决【背景技术】所存在的问题，本发明是采用W下技术方案：它的改良工艺如 下：
[0021] 1、±地改良剂的选择：在砂卵石地层中施工时时，为了避免±体塑流性不佳而发 生一系列施工问题，通常的办法就是向开挖面及±舱内注入一定比例的±体改良剂来改变 ±体的状态，使其达到盾构正常掘进的要求；应用于±压平衡盾构施工的±体改良材料有 多种类型，较为常用的大致有四类，其中泡沫和膨润±最为常，适用于泡沫剂进行±体改良 的地层主要有：颗粒级配相对良好的±体、平均粒径较大的±体、水量较高的±体；适用于 膨润±进行±体改良的地层主要有：细粒含量少的±体、透水性高的±体；
[0022] 1. 1、±体改良剂配比：根据现场施工经验，分别选取泡沫和两种膨润± (钢基膨 润±和巧基膨润± )较为合适的配比，进行对比分析，对比分析见下表：
[002引表1化、化基膨润±比较
[0026] 表2膨润±与渣±的配比
[0027]
[0028]I. 2、±体改良参数的确定：掘进初期，设立试验段，单独注入泡沫时，对渣±的 改良效果较差，除推力、扭矩较大及掘进速度较慢外，螺旋机还有喷涌现象。单独注入膨 润±时推力、扭矩大及掘进速度慢的现象依然存在，经过调研后，除了提高膨润±质量、比 重外，采取膨润±与泡沫按一定比例注入，并通过实际参数对比总结：最佳注入量为泡沫 400-500L/min，膨润上为 9〇-110L/min;
[0029] 2、±地改良：区间采用泡沫和膨润±泥浆相结合并在刀盘前分区式注入的方式 进行±体改良，膨润±发酵设备的与膨润±的发酵效果直接相关，在掘进初期，使用普通发 酵箱进行膨润±发酵，结果大量膨润±直接沉淀结块，发酵后的膨润±不仅浓度达不到要 求，而且还有大量块状膨润±导入盾构机的膨润±箱，经常造成膨润±系统管路不通，基于 反复试验结果，对原有膨润±发酵箱进行了改造，并加入揽拌系统，解决了膨润±沉淀的问 题；
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