以起到堵水的效果。
[0033](5)能夠有效地緩解盾構(gòu)掘進(jìn)中的噴涌現(xiàn)象，保持渣土良好的流塑性。
[0034]所述高摻量高分子聚合物添加劑包括:水溶性的聚丙烯酰胺類(lèi)顆粒。
[0035]泡沫是由多種表面活性劑、穩(wěn)定劑、強(qiáng)化劑和滲透劑等復(fù)配而成的，載體為水。作為發(fā)泡液主要成分的表面活性劑，是由聚合而成的長(zhǎng)鏈分子構(gòu)成的，含有憎水基和親水基，可以起到滲透、乳化、發(fā)泡、減摩等作用效果。在工作過(guò)程中與水混合，通過(guò)壓縮空氣，經(jīng)泡沫發(fā)生裝置，使液體膨脹產(chǎn)生泡沫，注入到盾構(gòu)刀盤(pán)、土倉(cāng)和螺旋輸送機(jī)內(nèi)，以進(jìn)一步改善開(kāi)挖面土體的物理和力學(xué)性質(zhì)，增加其塑性流動(dòng)性和止水性，防止切削土砂粘附在刀盤(pán)及螺旋輸送機(jī)內(nèi)，避免閉塞現(xiàn)象，減輕機(jī)械負(fù)荷，降低刀盤(pán)扭矩和推力，起到土體改良的作用。
[0036]泡沫是典型的氣一液二相系，其90%以上為空氣，10%為泡沫劑溶液；而泡沫劑溶液90%?99%為水，其余為泡沫劑原液。
[0037](I)表面張力減小。水的表面覆蓋了一層表面活性劑，其憎水基與空氣接觸，從而減小水的表面張力。
[0038](2)吸附性。當(dāng)表面活性劑加入液體中，它可以吸附在固體一液體，液體一氣體和不同液體的分界面上，形成定向排列，形成吸附膜。
[0039](3)潤(rùn)滑作用。表面張力的減小增加了潤(rùn)滑作用。由于結(jié)合水的流動(dòng)使原來(lái)被結(jié)合水束縛的土顆粒能自由流動(dòng)。
[0040](4)靜電排斥作用。使得由靜電力結(jié)合的土粒分開(kāi)。表面活性劑吸附在土體內(nèi)微小裂縫的表面，增加裂縫的深度，減弱微小裂縫的愈合能力，增強(qiáng)擴(kuò)散能力，并使得土顆粒帶有相同的電荷而相互排斥。
[0041](5)加入泡沫的混合土體的密實(shí)度有較大變化，泡沫置換了渣土中的部分顆粒和水分，使得混合土體密度減小，減小了顆粒之間的接觸，氣泡起到了一定的潤(rùn)滑作用，降低了接觸面的粗糙度，減小了內(nèi)摩阻力。同時(shí)提高了土體的止水性，降低了土體的滲透性。
[0042](6)泡沫混合土體具有一定的彈性、強(qiáng)度和剛度，有助于維持土倉(cāng)必要的土壓力，并使其均勻變化。
[0043]泡沫在渣土改良中的作用:
[0044](I)使開(kāi)挖面土體的強(qiáng)度和剛度得到加強(qiáng)，利于建立土壓，維護(hù)開(kāi)挖面穩(wěn)定性，控制地層沉降。
[0045](2)泡沫有良好的潤(rùn)滑性能和一定的強(qiáng)度、彈性，可降低倉(cāng)內(nèi)土體的內(nèi)摩擦角，改善土倉(cāng)內(nèi)土體的流塑性，利于穩(wěn)定土壓，實(shí)現(xiàn)土壓平衡，維護(hù)開(kāi)挖面穩(wěn)定；利于提高開(kāi)挖土體的流動(dòng)性，增加渣土的可排性，使土倉(cāng)和螺旋排土通暢；防止“閉塞”現(xiàn)象發(fā)生；泡沫具有壓縮性，可提高改良后的開(kāi)挖土的壓縮性，抑制“泥餅”問(wèn)題的發(fā)生，降低刀盤(pán)和螺旋輸送機(jī)的扭矩，改善掘進(jìn)參數(shù)；吸附在顆粒之間的氣泡可以減少土體顆粒與刀盤(pán)系統(tǒng)的直接摩擦，利于減少刀盤(pán)、刀具和螺旋輸送機(jī)的磨損，冷卻刀具。
[0046](3)泡沫能置換土顆粒間隙中的水，利于降低渣土的滲透性，提高其止水性，減小地下水流失，減少?lài)娪俊?br>[0047](4)在松散的砂卵石地層中，可填充和置換砂石顆粒間隙，增加顆粒之間的粘聚力，改善土體的受力狀況，使土體傳力均勻，利于調(diào)整土倉(cāng)壓力，保證穩(wěn)定掘進(jìn)，同時(shí)因其良好的擴(kuò)散性和滲透性，在刀盤(pán)的攪拌下迅速滲透到渣土中，包裹砂卵石顆粒，降低了土體的密實(shí)度，改善土體的流塑性，降低開(kāi)挖扭矩。
[0048]所述刀盤(pán)面板加注通道的數(shù)量是2路或3路。
[0049]所述土倉(cāng)內(nèi)的加注通道數(shù)量是2路。
[0050]經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)定期試驗(yàn)驗(yàn)證，確定在富水全斷面極硬輝綠巖地層中，在刀盤(pán)前方加注高摻量高分子聚合物，在土倉(cāng)內(nèi)加注低濃度泡沫。
[0051]與掘進(jìn)速度和實(shí)際地層特征相匹配的添加配比如下:
[0052]泡沫濃度:2% ;地層注入率(FIR):40% ;泡沫膨脹率(FER):1:8。
[0053]泡沫濃度:2% ;地層注入率(FIR):50% ;泡沫膨脹率(FER):1:10。
[0054]聚合物慘莖:8%。，地層注入率:30%。
[0055]聚合物摻量:10%。，地層注入率:35%。
[0056]高分子聚合物和泡沫同時(shí)復(fù)合加注，以聚合物為主，泡沫為輔。即在刀盤(pán)前方各輻臂上合理孔位注入孔加注高摻量高分子聚合物，采用聚合物加注系統(tǒng)，刀盤(pán)面板選擇2 - 3路通道加注。同時(shí)在土倉(cāng)內(nèi)選擇合理孔位加注低濃度泡沫，加注采用泡沫拌合和發(fā)生系統(tǒng)，選擇2路通道加注。根據(jù)實(shí)際地層特征，強(qiáng)富水地層時(shí)，可輔助選擇在螺旋機(jī)內(nèi)加注I路聚合物。可根據(jù)實(shí)際地層特征，適時(shí)調(diào)整加注通道的具體分配，以求復(fù)合加注的最佳改良效果。
[0057]通過(guò)刀盤(pán)前方添加高摻量高分子聚合物，提高了開(kāi)挖面巖層的止水性，較有效地封堵了基巖裂隙水，改善了進(jìn)入土倉(cāng)的渣土的稠度和和易性，降低了以硬巖石肩為主的渣土的離析、沉淀，改善了渣土流塑性、可排性和攜帶輸送能力，能夠通過(guò)皮帶輸送機(jī)順利排渣，降低了螺旋噴涌和操作區(qū)石肩噴灑的現(xiàn)象，提高了作業(yè)效率，改善了作業(yè)環(huán)境。同時(shí)倉(cāng)內(nèi)輔助加注泡沫，共同降低了渣土內(nèi)摩擦力，對(duì)刀盤(pán)、刀具和螺旋葉片進(jìn)行了潤(rùn)滑和冷卻，降低了其磨損程度，減少了開(kāi)倉(cāng)換刀頻率，提高了掘進(jìn)工效?？傮w改善了渣土狀態(tài)和施工參數(shù)，增強(qiáng)了施工連續(xù)性，提高了掘進(jìn)效率。
[0058]最后需要指出的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，其特征在于，通過(guò)刀盤(pán)面板加注通道和盾構(gòu)刀盤(pán)前方各輻臂上的孔位，采用聚合物加注系統(tǒng)向渣土加注高摻量高分子聚合物，與此同時(shí)通過(guò)土倉(cāng)內(nèi)的加注通道和孔位，采用泡沫拌合發(fā)生系統(tǒng)向渣土加注低濃度泡沫進(jìn)行復(fù)合加注。2.如權(quán)利要求1所述的全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，其特征在于，所述高摻量高分子聚合物添加劑包括:水溶性的聚丙烯酰胺類(lèi)顆粒。3.如權(quán)利要求1所述的全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，其特征在于，所述低濃度泡沫的添加劑由表面活性劑、穩(wěn)定劑、強(qiáng)化劑和滲透劑復(fù)配而成，且載體為水。4.如權(quán)利要求1所述的全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，其特征在于，所述刀盤(pán)面板加注通道的數(shù)量是2路或3路。5.如權(quán)利要求1所述的全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，其特征在于，所述土倉(cāng)內(nèi)的加注通道數(shù)量是2路。6.如權(quán)利要求1所述的全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，其特征在于，還可以在螺旋機(jī)內(nèi)采用聚合物加注系統(tǒng)向渣土加注高摻量高分子聚合物。7.如權(quán)利要求2所述的全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，其特征在于，所述高摻量高分子聚合物的聚合物摻量:8-10%。，地層注入率:30-35%。8.如權(quán)利要求3所述的全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，其特征在于，所述低濃度泡沫的泡沫濃度:2% ;地層注入率(FIR):40-50% ;泡沫膨脹率(FER):1:8-1:10。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種全斷面極硬輝綠巖地層盾構(gòu)掘進(jìn)用渣土改良方法，通過(guò)刀盤(pán)面板加注通道和盾構(gòu)刀盤(pán)前方各輻臂上的孔位，采用聚合物加注系統(tǒng)向渣土加注高摻量高分子聚合物，與此同時(shí)通過(guò)土倉(cāng)內(nèi)的通道和孔位，采用泡沫拌合發(fā)生系統(tǒng)向渣土加注低濃度泡沫進(jìn)行復(fù)合加注。
【IPC分類(lèi)】E21D9/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105089671
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510321456
【發(fā)明人】周劉剛, 楊凱, 惲軍, 武福美, 朱偉, 王良, 王東清
【申請(qǐng)人】北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司, 北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日