土壓平衡式盾構(gòu)穿越含砂土層渣土改良試驗研究.pdf

1、目前,土壓平衡式盾構(gòu)施工被廣泛應(yīng)用于地鐵隧道施工之中。針對于粘性土地層的開挖,土壓平衡盾構(gòu)機比較適用,但在穿越砂土地層時,由于砂層土體流塑性差,摩擦系數(shù)較大,強度較高,盾構(gòu)機的推力大大增加,導(dǎo)致出土困難,刀盤扭矩、螺旋輸送機扭矩增大,降低掘進(jìn)速度甚至無法推進(jìn)。同時在砂層中,盾構(gòu)機刀盤升溫過快,刀盤及螺旋器磨損較大,這些問題導(dǎo)致土壓平衡盾構(gòu)在砂層中施工十分困難,即土壓平衡盾構(gòu)對穿越砂質(zhì)地層呈現(xiàn)出了較強的不適應(yīng)性。
　　本文針對土壓平

2、衡盾構(gòu)施工穿越砂層時表現(xiàn)出的非適應(yīng)性開展了渣土改良試驗研究,通過采用膨潤土作為改良劑,進(jìn)行室內(nèi)土工試驗,得出膨潤土的最優(yōu)膨化濃度和最優(yōu)膨化時間。通過對比渣土經(jīng)不同配比的膨潤土泥漿改良前后的抗剪強度、滲透性及坍落度,得到了合理的膨潤土濃度及泥漿摻入比。
　　研究結(jié)果表明當(dāng)砂層采用濃度為1:10的膨潤土泥漿改良后,渣土的塑性及流動性得到有效提高,抗剪強度及滲透性大幅降低;當(dāng)控制泥漿體積摻入比為2:10施工時,盾構(gòu)機刀盤內(nèi)外溫度及磨損程

3、度明顯降低、排土順暢且推進(jìn)速度提高。對于礫砂的改良,膨潤土泥漿不能使改良后渣土的滿足最優(yōu)坍落度的要求,通過室內(nèi)土工試驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)膨潤土泥漿與礫砂體積比為2:10且黃土與膨潤土質(zhì)量比為2:3時,無論從改良參數(shù)還是經(jīng)濟角度都可達(dá)到最優(yōu)。
　　同時采用三維有限元數(shù)值模擬方法對比分析了渣土改良前后的地表沉降計算值,并將改良后土體計算值與實測數(shù)據(jù)對比,結(jié)果表明使用有限元軟件對盾構(gòu)機穿越含砂土層進(jìn)行三維模擬是可行的,計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)擬合較好,