超大断面矩形顶管隧道全断面渣土改良施工技术_程斌.pdf
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1、 :超大断面矩形顶管隧道全断面渣土改良施工技术程斌,陈治(武汉城市职业学院建筑工程学院,武汉 ;上海隧道工程股份有限公司,上海 )摘要:土压平衡盾构机在地铁区间隧道施工中应用非常广泛,但如遇到地质情况差,就存在沉降大、掘进困难,开挖面围岩土体稳定性不易保持等问题。通过某城市道路隧道工程超大断面矩形顶管隧道推进期间全断面渣土改良剂的选择、土体改良口的设置及施工技术的应用,使得盾构掘进顺畅、高效,减少停机时间,防止螺旋机中渣土固结,从而保障施工安全顺利。结果表明,最佳的改良剂参数和掘进参数的改进,能加快掘进速度,减少盾构机磨损。关键词:超大断面;矩形顶管;渣土改良;施工技术 ,(,;,):,:;收
2、稿日期:基金项目:武汉城市职业学院科研创新团队建设计划资助项目“农村公路智能化监测科研团队”()作者简介:程斌(),硕士,副教授 :超大断面矩形顶管顶进施工中,要求在顶管机土舱内填满泥土的工况条件下,保证螺旋机正常、连续地出土。为了满足这一施工要求,土舱和螺旋机内的土体应该具有良好的塑性、流动性和均匀度,保证开挖下来的渣土能不断地流动到螺旋机,这样就可以避免土体在土舱内的闭塞和堆积,避免刀盘和螺旋机旋转力矩和驱动力矩的上升。此外,提高土体流塑性与均质度,对保持开挖面的稳定性与轴线控制也极为重要。因此,为了满足超大断面矩形顶管顺利施工,土体的力学性质应该满足:)良好的流塑性;)保证土体良好的均匀
3、度。因为一般的土壤不能完全满足这些特性,所以需要改良。技术要点是在刀盘前端和土仓内注入水、发泡剂、聚合物泥浆等混合材料,经过强力搅拌,提高挖出土的流动性和均匀性。渣土改良系统已成为顶管施工的重要组成部分,对顶管隧道施工的发展影响深远。渣土改良技术的应用对降低工程成本、提高工程建设进度起着决定性的作用。某城市道路隧道工程采用 矩形顶管机进行施工。其中,隧道断面宽、高,竣工后内部净宽为、净高为。顶管施工段主要穿越粉土和粉质黏土,出渣较慢,隧道施工期间需采用全断面渣土改良施工技术,以保证施工快速安全。建材世界 年第 卷第期渣土改良设计改良剂的比选在特殊工况条件下使用改良添加剂材料,其目的主要是为利于
4、保持开挖面土压平衡,减轻机械负荷及刀盘磨损,降低推进扭矩,保证顶管机能顺畅地切削排土及匀速推进。在顶管机推进时,向开挖面、土舱等处加注改良添加剂,其具体功能如下:)在黏土和粉质黏土地层中,可以起到支撑作用并且可以改善渣土的流动性;)在黏土和粉质黏土地层中,可以防止渣土附着刀盘和土舱内壁结成泥饼。针对该大道超大断面矩形顶管施工特点,对各种改良添加剂自身的材料特性、添加剂注入土体后的作用机理以及土体改良效果进行分析与比较。主要选取添加剂为:水,提高土体流塑性;泡沫剂,降低黏土粘附与内聚力:聚合物泥浆,提高土体流塑性、润滑刀盘、降低摩阻力。其中泡沫原材料采用 型泡沫剂作为原材料,其产品标准如表所示。
5、表 型泡沫剂性能标准表型号颜色状态密度()()黏度()倾点 无色亚麻色液态 聚合物泥浆原材料采用高分子聚合物、钠基膨润土、水组成,各组成原材料要求见表。表聚合物泥浆原材料要求原材料种类要求高分子聚合物 类由大、中分子量的聚丙烯酸盐类、纤维素盐类、抗盐抗钙剂、改性土、增效添加剂等组成。膨润土钠基 目筛余量,膨胀率 水工业用水,无杂质土体改良口的设置为达到全断面渣土改良的目的,将超大断面矩形顶管机设计为个偏心小刀盘 个中心大刀盘的“”组合形式,并且每个偏心刀盘后都加装个搅拌棒,加强对土舱内土体的搅拌。相应的土体改良也分为大区域,个偏心小刀盘土体改良口区域(,)大刀盘土体改良口区域(中心区域)。大刀
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