一種富水砂層盾構(gòu)渣土改良施工系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種建筑施工領(lǐng)域的施工方法，尤其涉及一種富水砂層盾構(gòu)渣土改良施工系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前盾構(gòu)機(jī)主要為土壓平衡式盾構(gòu)，其特點(diǎn)是用開(kāi)挖出的土體作為支撐開(kāi)挖面穩(wěn)定的介質(zhì)，但要求作為支撐介質(zhì)的土體具有良好的塑性變形、軟稠度、內(nèi)摩擦角小及滲透率小。由于一般土體不能完全滿(mǎn)足這些特性，所以要進(jìn)行改良。如果采用單獨(dú)添加膨潤(rùn)土或泡沫的工法，土體改良效果差，掘進(jìn)速度緩慢，工期長(zhǎng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種富水砂層盾構(gòu)渣土改良施工系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)土體的觸變性能的缺點(diǎn)，具有最優(yōu)的土體塑流化改造效果，確保了盾構(gòu)安全順暢掘進(jìn)施工，縮短了工期。
[0004]本實(shí)用新型所述工法適用范圍尤其適用于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在富含地下水砂層中掘進(jìn)時(shí)對(duì)砂性土體進(jìn)行改良，以改善土體的物理性質(zhì)，保證盾構(gòu)施工順利進(jìn)行。
[0005]本實(shí)用新型所述技術(shù)方案基于以下工藝原理:
[0006]土壓平衡盾構(gòu)施工中，在土倉(cāng)內(nèi)形成良好塑流性的土體，是盾構(gòu)順利施工的重要前提。砂性地層塑流性差、具有力學(xué)不穩(wěn)定性，為了使開(kāi)挖土體具有良好的流動(dòng)性，必須有30%左右的微細(xì)顆粒，砂土地層中微細(xì)顆粒很難達(dá)到這個(gè)含量。因此，在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)時(shí)向開(kāi)挖面添加膨潤(rùn)土泥漿，與開(kāi)挖面切削下來(lái)的土體經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?，有效增加了砂地中的?xì)顆粒含量，改善砂土地層的物理性質(zhì)，形成具有較好塑流性和低透水性的混合土體，經(jīng)土倉(cāng)內(nèi)塑流狀態(tài)良好的土體向掌子面?zhèn)鬟f設(shè)定的平衡壓力，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)始終在保持動(dòng)態(tài)平衡的條件下連續(xù)向前推進(jìn)。同時(shí)，利用泡沫優(yōu)良的潤(rùn)滑性能，可以有效降低刀盤(pán)扭矩，提高掘進(jìn)速度。另外，泡沫具有可壓縮性，對(duì)土壓的穩(wěn)定也具有積極的作用。
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種富水砂層盾構(gòu)渣土改良施工系統(tǒng)，包括膨潤(rùn)土系統(tǒng)，泡沫注入系統(tǒng)、盾構(gòu)機(jī)渣土改良系統(tǒng);所述膨潤(rùn)土系統(tǒng)包括盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土拌合系統(tǒng)和盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)。
[0009]所述盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土拌合系統(tǒng)通過(guò)管道栗連接盾構(gòu)機(jī)的膨潤(rùn)土存儲(chǔ)罐；
[0010]所述盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)包括電機(jī)帶動(dòng)的膨潤(rùn)土攪拌罐、并通過(guò)由泥漿栗控制的出漿管與膨潤(rùn)土發(fā)酵罐連接，所述膨潤(rùn)土存儲(chǔ)罐與彭潤(rùn)土發(fā)酵罐之間連接有由渣漿栗控制的送漿管；
[0011]所述盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土拌合系統(tǒng)置于地面，主要用于膨潤(rùn)土漿液的拌合與發(fā)酵存儲(chǔ)，拌合發(fā)酵完成后通過(guò)管道栗送到盾構(gòu)機(jī)的膨潤(rùn)土存儲(chǔ)罐；
[0012]所述盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)罐、注入栗、變頻器及管道;所述存儲(chǔ)罐內(nèi)可設(shè)攪拌軸;所述注入栗用于膨潤(rùn)土泥漿注入;所述變頻器用于根據(jù)渣土改良效果和掘進(jìn)速度及時(shí)調(diào)整注入栗轉(zhuǎn)速?gòu)亩淖兣驖?rùn)土注入量。
[0013]所述泡沫注入系統(tǒng)包括泡沫發(fā)生器、空壓機(jī)、儲(chǔ)料罐和各種管道栗組成，主要用于將泡沫劑與水混合后，用壓縮空氣將混合液體膨脹產(chǎn)生泡沫，通過(guò)刀盤(pán)和土倉(cāng)內(nèi)的泡沫注入口注入所述刀盤(pán)前方的掌子面和土倉(cāng)內(nèi)。
[0014]所述盾構(gòu)機(jī)渣土改良系統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)為公知的一種，如日立土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，所述系統(tǒng)通過(guò)采用膨潤(rùn)土漿液和泡沫劑配合使用作為渣土改良劑，或，特殊情況下遇水囊、噴涌等情況時(shí)采用高分子聚合物替代膨潤(rùn)土作為渣土改良劑。
[0015]所述盾構(gòu)機(jī)渣土改良系統(tǒng)還包括渣土改良劑注射管道分布，所述渣土改良劑由栗送設(shè)備通過(guò)中心回轉(zhuǎn)軸連接刀盤(pán)注入到刀盤(pán)前方，所述刀盤(pán)輻條上均勻分布注射孔，包括膨潤(rùn)土注射管道的注射孔、泡沫劑注射管道注射孔。另外，在所述土倉(cāng)內(nèi)還設(shè)有膨潤(rùn)土漿料或泡沫注入口，在系統(tǒng)的螺旋輸送機(jī)上設(shè)有泡沫注入口。
[0016]通過(guò)所述渣土改良系統(tǒng)，創(chuàng)新點(diǎn)還表現(xiàn)在所述改良劑與渣土能拌和均勻。尤其是，改良劑從刀盤(pán)前方面板上注射尤為重要。掘進(jìn)過(guò)程中刀盤(pán)低速切削掌子面，與此同時(shí)改良劑同步注射到掌子面上，這樣切削下來(lái)的渣土與改良劑混合的面積達(dá)到極值的概率最大。擠壓到土倉(cāng)里的渣土再通過(guò)刀盤(pán)的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)攪拌土倉(cāng)內(nèi)渣土，使改良劑與渣土進(jìn)一步混合。
[0017]本實(shí)用新型上述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件可以從市場(chǎng)獲得，但其部件之間的組合工藝順序是本實(shí)用新型所特有的。
[0018]事實(shí)上，富水砂層中渣土改良工藝復(fù)雜，要膨潤(rùn)土漿液與泡沫劑合理搭配使用，如何利用好刀盤(pán)前側(cè)的注射管道也非常重要。所述注射口到刀盤(pán)中心的距離都不相同，就是說(shuō)在刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)管道的注射軌跡不會(huì)重合，這樣既能保證改良劑注射均勻，又能將膨潤(rùn)土漿液與泡沫劑之間的相互影響降到最低。另外，根據(jù)地層變化，膨潤(rùn)土注射管道可以隨時(shí)改為高分子聚合物注射管道，防止噴涌情況的發(fā)生。
[0019]本實(shí)用新型上述工法的技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果和工法特點(diǎn):
[0020]1.保持開(kāi)挖面的穩(wěn)定性，防止地面過(guò)大的隆起和沉降。膨潤(rùn)土漿液使開(kāi)挖面土體形成具有較好塑流性和低透水性的混合體，而泡沫具有可壓縮性，兩者結(jié)合對(duì)開(kāi)挖面土體起到了支護(hù)作用，有利于土壓平衡的建立，從而避免地面出現(xiàn)過(guò)大的隆起和沉降。
[0021]2.減少砂層土對(duì)刀盤(pán)和刀具的磨損，降低施工成本。砂性土顆粒松散，無(wú)粘聚力，加入泥漿后，泥漿包圍在顆粒周?chē)?，形成一層泥膜，增加了顆粒之間的粘聚力，改善了土體的受力狀況，有效地減小了砂性土顆粒對(duì)刀盤(pán)、刀具的磨損。泡沫的體積極小，混合泡沫后的泥漿擴(kuò)散性得到增強(qiáng)，可在刀盤(pán)的攪拌下迅速滲透到土層中，降低了土體的密實(shí)度，加快了土體的流動(dòng)性，同時(shí)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，從而減小對(duì)刀盤(pán)的磨損，降低施工成本。
[0022]3.防止渣土粘附在刀盤(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，提高掘進(jìn)速度。利用泡沫優(yōu)良的潤(rùn)滑性能，改善土體粒狀構(gòu)造，降低土體的滲透性。又因其比重小，攪拌負(fù)荷輕，容易將土體攪拌均勻，從而既能平衡開(kāi)挖面土壓，又能連續(xù)向外順暢排土。
[0023]4.本工程采用55KW大功率泥漿栗對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)膨化后立即使用(通常膨潤(rùn)土漿液制作完畢后要在儲(chǔ)漿罐中儲(chǔ)存6小時(shí)以上才能使用)，節(jié)省了儲(chǔ)存容器，節(jié)省了占地面積，加快了施工進(jìn)度，取得較好效果。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1本實(shí)用新型富水砂層土體改良施工工藝流程圖
[0025]圖2為本實(shí)用新型刀盤(pán)前側(cè)改良劑注射口分布結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖3為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]其中，1-盾構(gòu)機(jī)，2-管道栗，3-膨潤(rùn)土存儲(chǔ)罐，4-電機(jī)，5-膨潤(rùn)土攪拌罐，6_泥漿栗，7-出漿管，8-膨潤(rùn)土發(fā)酵罐，9-渣漿栗，10-送漿管，11-刀盤(pán)，12-泡沫注入口，13-泡沫發(fā)生器，14-儲(chǔ)料罐
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖3所示的本發(fā)明富水砂層土體改良施工系統(tǒng)和施工工法流程，包括膨潤(rùn)土系統(tǒng)，泡沫注入系統(tǒng)、盾構(gòu)機(jī)渣土改良系統(tǒng);所述膨潤(rùn)土系統(tǒng)包括盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土拌合系統(tǒng)、盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)；
[0029]盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土拌合系統(tǒng)通過(guò)管道栗2連接盾構(gòu)機(jī)的膨潤(rùn)土存儲(chǔ)罐3;
[0030]盾構(gòu)機(jī)膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)包括電機(jī)4帶動(dòng)的膨潤(rùn)土攪拌罐5、并通過(guò)由泥漿栗6控制的出漿管7與膨潤(rùn)土發(fā)酵罐8連接，所述膨潤(rùn)土存儲(chǔ)罐3與彭潤(rùn)土發(fā)酵罐8之間連接有由渣漿栗9控制的送漿管10;
[0031]泡沫注入系統(tǒng)包括泡沫發(fā)生器13、空壓機(jī)、儲(chǔ)料罐14和管道栗，設(shè)于盾構(gòu)機(jī)I的刀盤(pán)11和土倉(cāng)內(nèi)的泡沫注入口 12，泡沫劑注入所述刀盤(pán)11前方的掌子面和土倉(cāng)內(nèi)。
[0032]如圖2所示盾構(gòu)機(jī)渣土改良系統(tǒng)內(nèi)的渣土改良劑為注射管道分布;所述刀盤(pán)11輻條上均勻分布注射孔，所述注射孔包括膨潤(rùn)土注射管道的注射孔、泡沫劑注射管道注射孔；所述土倉(cāng)內(nèi)還設(shè)有膨潤(rùn)土漿料或泡沫注入口。
[0033]改良劑從所述刀盤(pán)11的前方的面板上注射。
[0034]渣土改良劑由膨潤(rùn)土漿液與泡沫劑按比例配制而成;所述膨潤(rùn)土漿液可由高分子聚合物代替。