復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法，包括：盾構(gòu)掘進(jìn)前，對(duì)待掘進(jìn)的土體按土質(zhì)情況進(jìn)行劃分，將待掘進(jìn)的土體劃分為軟粘土層，復(fù)合土層，硬巖土層；制備改良添加劑，所述改良添加劑包括膨潤土和泡沫劑；盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，對(duì)不同的土體使用不同參數(shù)的所述膨潤土泥漿和所述泡沫進(jìn)行土體改良。對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)的土體進(jìn)行土層劃分，針對(duì)不同的土層給出了相對(duì)應(yīng)的改良方法以及施工參數(shù)，解決兩種或兩種以上的差異土層需分別對(duì)應(yīng)采用不同的改良方法的問題，改良后的土層滿足盾構(gòu)開挖及出土的要求，使得盾構(gòu)掘進(jìn)可以采用土壓平衡盾構(gòu)推進(jìn)。
【專利說明】復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土體改良施工方法，尤指一種復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法。【背景技術(shù)】
[0002]土壓平衡式盾構(gòu)施工成功非常關(guān)鍵的一點(diǎn)是要將開挖面上切削效率的土體在壓力倉內(nèi)調(diào)整成一種比較理想的狀態(tài)，使土體的一些性質(zhì)在達(dá)到或滿足一些基本條件后，盾構(gòu)的開挖與出土能順利進(jìn)行。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在國內(nèi)地鐵工程中應(yīng)用廣泛，其適應(yīng)不同地質(zhì)條件的能力強(qiáng)，例如粘性土、砂性土、砂礫石、軟巖等，但并非所有的地層均具有良好塑性流動(dòng)性、較低的滲透性以及內(nèi)摩擦角，如何將各種復(fù)雜土層改良為符合土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)施工的要求，關(guān)鍵在于推進(jìn)過程中的土體改良。
[0003]采用土壓平衡盾構(gòu)在復(fù)合地層條件下進(jìn)行施工，如何確保盾構(gòu)在開挖面穩(wěn)定前提下正常掘進(jìn)，尚未形成明確統(tǒng)一的土體改良對(duì)應(yīng)方法，傳統(tǒng)應(yīng)對(duì)措施即為加水、膨潤土泥漿、或泡沫進(jìn)行土體改良。但是由于復(fù)合地層中包含兩種或兩種以上的差異土層，采用傳統(tǒng)的土體改良方法，效果并不理想。
[0004] 申請(qǐng)人:的在先專利CN101967978A中公開了一種復(fù)合砂礫石地層中的盾構(gòu)土體改良施工方法，針對(duì)復(fù)合砂礫石地層提出了具體的參數(shù)及改良方法，但是盾構(gòu)施工中，若出現(xiàn)兩種以上的差異土層時(shí)，上述在先公開專利中的方法就無法適用了，使得兩種或者兩種以上差異土層中無法適用土壓平衡盾構(gòu)的推進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中無法解決兩種或兩種以上差異土層對(duì)應(yīng)采用不同的土體改良方法的問題。
[0006]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明一種復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法，包括:
[0008]盾構(gòu)掘進(jìn)前，對(duì)待掘進(jìn)的土體按土質(zhì)情況進(jìn)行劃分，將待掘進(jìn)的土體劃分為軟粘土層、復(fù)合土層、以及硬巖土層；
[0009]制備改良添加劑，所述改良添加劑包括膨潤土和泡沫劑；將所述膨潤土和水，以200Kg:850L的比例進(jìn)行配比，形成膨潤土泥漿；所述泡沫劑的密度小于1.05g/cm3，將所述泡沫劑和水，以3:97的比例進(jìn)行配比，形成泡沫；以及
[0010]盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，對(duì)不同的土體使用不同參數(shù)的所述改良添加劑進(jìn)行土體改良，其中:
[0011]對(duì)所述軟粘土層，于刀盤正面注入泡沫，所述泡沫的發(fā)泡率為15%，注入率為5O%，注入壓力為0.1MPa至0.15MPa ；
[0012]對(duì)所述硬巖土層，于刀盤正面注入泡沫，所述泡沫的發(fā)泡率為30%至40%，注入率為150%至200%，注入壓力為0.16MPa至0.22MPa ;于土倉內(nèi)注入膨潤土泥漿，所述膨潤土泥衆(zhòng)的粘度大于30s,比重小于1.05g/cm3,注入率為5%至10% ；
[0013]對(duì)所述復(fù)合土層，于刀盤正面注入泡沫，所述泡沫的發(fā)泡率為20%，注入率為50%至150%,注入壓力為0.1MPa至0.2MPa ;于土倉內(nèi)注入膨潤土泥衆(zhòng),所述膨潤土泥衆(zhòng)的粘度大于30s，比重小于1.05g/cm3,注入率為5%。
[0014]對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)的土體進(jìn)行土層劃分，針對(duì)不同的土層給出了相對(duì)應(yīng)的改良方法以及施工參數(shù)，解決兩種或兩種以上的差異土層需分別對(duì)應(yīng)采用不同的改良方法的問題，改良后的土層滿足盾構(gòu)開挖及出土的要求，使得盾構(gòu)掘進(jìn)可以采用土壓平衡盾構(gòu)推進(jìn)。
[0015]本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，對(duì)待掘進(jìn)的土體按土質(zhì)情況進(jìn)行劃分按如下參數(shù)實(shí)施:
[0016]軟粘土層，粘聚力大于30kPa，內(nèi)摩擦角小于15°，塑性指數(shù)大于10;
[0017]復(fù)合土層，粘聚力在IOkPa至30kPa之間，內(nèi)摩擦角在15°至25°之間，塑性指數(shù)在I至10之間；
[0018]硬巖土層，粘聚力小于IOkPa,內(nèi)摩擦角大于25°，塑性指數(shù)為O。
[0019]本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述膨潤土為鈉基膨潤土，形成所述膨潤土泥漿前，將所述鈉基膨潤土用200目篩過濾，篩余率小于95%，所述鈉基膨潤土的膨脹率為18mL/g至26mL/g。
[0020]本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述泡沫劑的標(biāo)準(zhǔn)為濃度5%時(shí)的PH值為7至7.5，凝固點(diǎn)為-10°C。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]參閱圖1，顯示了本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法的流程圖。本發(fā)明公開了一種復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法，適用于包括兩種或兩種以上的差異土層的土體改良，在盾構(gòu)中采用土壓平衡式盾構(gòu)推進(jìn)方法，需將待盾構(gòu)的土體調(diào)整成比較理想的狀態(tài)，本發(fā)明中提供了針對(duì)不同土質(zhì)情況進(jìn)行土層劃分的方法，然后針對(duì)不同的土層提供了對(duì)應(yīng)的改良方法以及對(duì)應(yīng)的具體施工參數(shù)，采用本發(fā)明提供的改良方法，對(duì)復(fù)合地層進(jìn)行土體改良后，可以滿足后續(xù)采用土壓平衡盾構(gòu)的推進(jìn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)差異土層沒有對(duì)應(yīng)的改良方法的問題。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法進(jìn)行說明。
[0024]參閱圖1，顯示了本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法的流程圖。下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法進(jìn)行說明。
[0025]如圖1所示,本發(fā)明復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法包括:
[0026]執(zhí)行步驟S11，對(duì)待掘進(jìn)的土體按土質(zhì)情況進(jìn)行劃分。
[0027]盾構(gòu)掘進(jìn)前，先對(duì)帶掘進(jìn)的土體進(jìn)行劃分，按照施工的地質(zhì)情況，對(duì)土體進(jìn)行劃分，將土體劃分為軟粘土層、復(fù)合土層、以及硬巖土層，具體的劃分方法及標(biāo)準(zhǔn)為:
[0028]以粘聚力的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，土體的粘聚力大于30kPa時(shí)，將該土體劃分為軟粘土層；土體的粘聚力在IOkPa至30kPa之間時(shí)，將該土體劃分為復(fù)合土層；土體的粘聚力小于IOkPa時(shí),將該土體劃分為硬巖土層。
[0029]以內(nèi)摩擦角的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，土體的內(nèi)摩擦角小于15°時(shí)，將該土體劃分為軟粘土層；土體的內(nèi)摩擦角在15°至25°之間時(shí)，將該土體劃分為復(fù)合土層；土體的內(nèi)摩擦角大于25°時(shí),將該土體劃分為硬巖土層。
[0030]以塑性指數(shù)的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，土體的塑性指數(shù)大于10時(shí)，將該土體劃分為軟粘土層；土體的塑性指數(shù)在O至10之間時(shí)，將該土體劃分為復(fù)合土層；土體的塑性指數(shù)為O時(shí)，將該土體劃分為硬巖土層。接著執(zhí)行步驟S12。
[0031]執(zhí)行步驟S12，準(zhǔn)備改良添加劑。改良添加劑包括膨潤土和泡沫劑，其中:
[0032]膨潤土的標(biāo)準(zhǔn)及配比為，膨潤土原料標(biāo)準(zhǔn)選用鈉基膨潤土，用200目篩進(jìn)行篩濾，篩余率小于95%，該膨潤土的膨脹率為18mL/g至26mL/g ;將膨潤土加水制成膨潤土泥漿，膨潤土泥漿的配比為:膨潤土 200kg，水850L ;膨潤土泥漿的性能指標(biāo)為粘度大于30s，比重小于 1.05g/cm3。
[0033]泡沫劑的標(biāo)準(zhǔn)及配比為，泡沫劑原料標(biāo)準(zhǔn)為溫度20°C時(shí)密度小于1.05g/cm3，該泡沫劑在濃度為5%時(shí)的PH值是7至7.5，凝固點(diǎn)是-10°C ;將該泡沫劑加水制成泡沫，泡沫的配比為為:泡沫劑3，水97，泡沫中泡沫劑的濃度為3%。接著執(zhí)行步驟S13。
[0034]執(zhí)行步驟S13，對(duì)不同的土體采用對(duì)應(yīng)的改良方法進(jìn)行土體改良。
[0035]在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，對(duì)不同的土體使用不同參數(shù)的膨潤土泥漿和泡沫進(jìn)行土體改良，結(jié)合表1所示的土體改良施工參數(shù)進(jìn)行說明，具體為:
[0036]對(duì)軟粘土層，于刀盤正面注入泡沫，泡沫的發(fā)泡率為15%，注入率為50%，注入壓力為 0.1MPa 至 0.15MPa ；
[0037]對(duì)硬巖土層，于刀盤正面注入泡沫，泡沫的發(fā)泡率為30%至40%，注入率為150%至200%，注入壓力為0.16MPa至0.22MPa ;于土倉內(nèi)注入膨潤土泥漿，膨潤土泥漿的粘度大于30s,比重小于1.05g/cm3，注入率為5%至10% ；
[0038]對(duì)復(fù)合土層，于刀盤正面注入泡沫，泡沫的發(fā)泡率為20%，注入率為50%至150%，注入壓力為0.1MPa至0.2MPa ;于土倉內(nèi)注入膨潤土泥漿，膨潤土泥漿的粘度大于30s,比重小于1.05g/cm3,注入率為5 %。上述參數(shù)在施工過程中，可以根據(jù)需要推進(jìn)的速
度大小進(jìn)行微調(diào)。
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法，其特征在于，包括: 盾構(gòu)掘進(jìn)前，對(duì)待掘進(jìn)的土體按土質(zhì)情況進(jìn)行劃分，將待掘進(jìn)的土體劃分為軟粘土層、復(fù)合土層、以及硬巖土層； 制備改良添加劑，所述改良添加劑包括膨潤土和泡沫劑；將所述膨潤土和水，以200Kg:850L的比例進(jìn)行配比，形成膨潤土泥漿；所述泡沫劑的密度小于1.05g/cm3，將所述泡沫劑和水，以3:97的比例進(jìn)行配比，形成泡沫；以及 盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，對(duì)不同的土體使用不同參數(shù)的所述改良添加劑進(jìn)行土體改良，其中: 對(duì)所述軟粘土層，于刀盤正面注入泡沫，所述泡沫的發(fā)泡率為15%，注入率為50%，注入壓力為0.1MPa至0.15MPa ； 對(duì)所述硬巖土層，于刀盤正面注入泡沫，所述泡沫的發(fā)泡率為30%至40%，注入率為150%至200%，注入壓力為0.16MPa至0.22MPa ;于土倉內(nèi)注入膨潤土泥漿，所述膨潤土泥漿的粘度大于30s，比重小于1.05g/cm3，注入率為5%至10% ; 對(duì)所述復(fù)合土層，于刀盤正面注入泡沫，所述泡沫的發(fā)泡率為20%，注入率為50%至150%，注入壓力為0.1MPa至0.2MPa ;于土倉內(nèi)注入膨潤土泥漿，所述膨潤土泥漿的粘度大于30s,比重小于1.05g/cm3，注入率為5%0
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法，其特征在于，對(duì)待掘進(jìn)的土體按土質(zhì)情況 進(jìn)行劃分按如下參數(shù)實(shí)施: 軟粘土層，粘聚力大于30kPa，內(nèi)摩擦角小于15°，塑性指數(shù)大于10 ； 復(fù)合土層，粘聚力在IOkPa至30kPa之間，內(nèi)摩擦角在15°至25°之間，塑性指數(shù)在I至10之間； 硬巖土層，粘聚力小于IOkPa,內(nèi)摩擦角大于25。，塑性指數(shù)為O。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法，其特征在于，所述膨潤土為鈉基膨潤土，形成所述膨潤土泥漿前，將所述鈉基膨潤土用200目篩過濾，篩余率小于95%,所述鈉基膨潤土的膨脹率為18mL/g至26mL/g。
4.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合地層盾構(gòu)掘進(jìn)土體改良施工方法，其特征在于，所述泡沫劑的標(biāo)準(zhǔn)為濃度5%時(shí)的PH值為7至7.5，凝固點(diǎn)為-10°C。
【文檔編號(hào)】E21D9/08GK104018843SQ201410283512
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】黃 俊, 鄭宜楓, 黃德中, 李剛, 伍振志, 張亮, 英旭, 裴烈烽, 郭亮 申請(qǐng)人:上海隧道工程股份有限公司, 上海隧道盾構(gòu)工程有限公司