一种适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法技术

本发明专利技术属于盾构施工技术领域，具体涉及一种适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法

【技术实现步骤摘要】
一种适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法


[0001]本专利技术属于盾构施工
，具体涉及一种适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法
。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速增长，轨道交通数量与日俱增，土压平衡盾构已广泛应用于城市地铁施工
。
当盾构机在粘性土地层掘进时，粘性土会粘附在刀盘
、
刀具中，使盾构掘进速度变慢
、
扭矩增大，严重影响施工进度
。
[0003]土压平衡盾构机要安全快速掘进应首先确保开挖掘削的渣土具有良好的流塑状态
、
良好的粘
‑
软稠度
、
低内摩擦力和低透水性
。
通常的改良方法是向土体注入合适的添加剂，以满足土压平衡盾构掘进的需求，但我国各地区城市地铁所处的土层性质差异很大，尚未有统一的渣土改良剂方法，而施工现场大多是根据经验与试错确定渣土改良参数
。
[0004]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法，以解决或改善目前在盾构施工过程中，大多是根据经验与试错才能确定渣土改良参数的问题
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法，包括下述步骤：
S1、
泡沫剂性能测定：通过测定泡沫的发泡倍率及半衰期确定泡沫的性能参数，选取发泡倍率在
10
‑
20
倍之间且半衰期大于
5 min
的泡沫；
S2、
分散剂性能测定：通过对粘土地层土样进行沉降试验确定分散剂的性能参数；
S3、
确定渣土改良配比：向所述粘土地层土样中加入水，配制得到含水土样，并按照不同注入比向所述含水土样中加入泡沫和分散剂溶液，均匀混合后得到混合土样，对所述混合土样的粘附率
、
流动度和稠度进行测定；选取粘附率小于
0.3、
流动度值在
14
‑
16 cm
区间和稠度值在7‑
10 cm
区间的所述混合土样的泡沫注入比和分散剂溶液注入比；
S4、
现场验证改良效果：通过对渣土改良前后盾构机的性能参数进行对比，验证改良效果；步骤
S3
中，所述泡沫由步骤
S1
筛选得到的泡沫剂发泡产生，所述分散剂溶液中分散剂的种类和浓度由步骤
S2
筛选得到；所述泡沫注入比
=
泡沫的体积
/
含水土样的体积，所述分散剂溶液注入比
=
分散剂溶液的体积
/
含水土样的体积
。
[0007]优选地，步骤
S2
和
S3
中，所述粘土地层土样通过在现场基坑施工过程中取渣土，经干燥
、
粉碎和筛分得到，所述粘土地层土样的粒径小于
0.5 mm。
[0008]优选地，步骤
S2
包括：
S2
‑
1、
选择不同的分散剂作为试验材料；
S2
‑
2、
将不同分散剂分别配制成不同浓度的溶液作为试验液，将
100 g
所述试验液与
10 g
所述粘土地层土样混合均匀后转移至量筒中，静置
12 h
后，测量各量筒中的沉积物厚度作为粘土沉降厚度值；
S2
‑
3、
通过对比不同量筒中的粘土沉降厚度值，选择粘土沉降厚度值最低的量筒中的试验液作为步骤
S3
中的分散剂溶液
。
[0009]优选地，步骤
S3
中，所述含水土样通过向所述粘土地层土样中加入水，放置在湿润桶中密封
24 h
，使粘土地层的含水率混合均匀后得到
。
[0010]优选地，步骤
S3
中，所述混合土样的粘附率按照包括下述步骤的方法测试得到：按照不同注入比将所述含水土样
、
泡沫和分散剂溶液装入行星式水泥胶砂搅拌机中，搅拌均匀后，使粘附在搅拌叶片上的粘土量达到稳定状态，即得所述混合土样，并在得到所述混合土样后按下式测定粘附率：；式中：为粘附在搅拌叶片上的混合土样的质量；为混合土样的总质量；所述混合土样的粘附率测试后还包括下述步骤：记录粘附率小于
0.3
的混合土样对应的泡沫注入比和分散剂溶液注入比
。
[0011]优选地，步骤
S3
中，所述流动度按照下述方法测试得到：取所述混合土样进行跳桌试验，并在试验完成后使用量尺分别从垂直
、
水平两个方向测量流动度，取平均值作为流动度测试结果；所述流动度测试后还包括下述步骤：记录流动度值在
14
‑
16 cm
范围内的混合土样对应的泡沫注入比和分散剂溶液注入比
。
[0012]优选地，步骤
S3
中，所述稠度按照下述方法测试得到：将所述混合土样装入砂浆稠度仪测量稠度值；记录稠度值在7‑
10 cm
范围内的混合土样对应的泡沫注入比和分散剂溶液注入比
。
[0013]优选地，步骤
S3
还包括对粘附率小于
0.3、
流动度值在
14
‑
16 cm
范围内和稠度值在7‑
10 cm
范围内的混合土样对应的泡沫注入比和分散剂注入比取交集的步骤；取交集得到的泡沫注入比和分散剂注入比即可用于粘土地层盾构施工的渣土改良
。
[0014]优选地，步骤
S1
包括：将泡沫剂配制成不同浓度的泡沫溶液，然后用发泡装置进行发泡，通过测定不同泡沫溶液的发泡倍率及半衰期确定合适的泡沫剂的浓度；记录泡沫的发泡倍率为
10
‑
20
倍之间，半衰期＞
5min
的泡沫剂溶液对应的泡沫剂浓度；所述发泡倍率按下式计算得到：；式中：为泡沫发泡率；为工作压力下泡沫的体积；为泡沫剂溶液的体积；半衰期通过计算消泡率确定，消泡率为
50%
时对应的时间即为半衰期，消泡率按下式计算得到：；式中：为消泡率；为消散气泡的质量；为气泡的初始质量
。
[0015]有益效果：本专利技术的适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法将分散剂用于粘土地层渣土的改良，采用粘土沉降厚度作为分散剂性能的评价指标，筛选合适的分散剂；采用发泡倍率和半衰期作为评价指标，筛选合适的泡沫；之后，针对土样的含水率
、
泡沫的注入比和分散剂溶液的注入比，采用粘附率
、
流动度和稠度作为评价指标，粘附率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、
泡沫剂性能测定：通过测定泡沫的发泡倍率及半衰期确定泡沫的性能参数，选取发泡倍率在
10
‑
20
倍之间且半衰期大于
5 min
的泡沫；
S2、
分散剂性能测定：通过对粘土地层土样进行沉降试验确定分散剂的性能参数；
S3、
确定渣土改良配比：向所述粘土地层土样中加入水，配制得到含水土样，并按照不同注入比向所述含水土样中加入泡沫和分散剂溶液，均匀混合后得到混合土样，对所述混合土样的粘附率
、
流动度和稠度进行测定；选取粘附率小于
0.3、
流动度值在
14
‑
16 cm
区间和稠度值在7‑
10 cm
区间的所述混合土样的泡沫注入比和分散剂溶液注入比；
S4、
现场验证改良效果：通过对渣土改良前后盾构机的性能参数进行对比，验证改良效果；步骤
S3
中，所述泡沫由步骤
S1
筛选得到的泡沫剂发泡产生，所述分散剂溶液中分散剂的种类和浓度由步骤
S2
筛选得到；所述泡沫注入比
=
泡沫的体积
/
含水土样的体积，所述分散剂溶液注入比
=
分散剂溶液的体积
/
含水土样的体积
。2.
如权利要求1所述的适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法，其特征在于，步骤
S2
和
S3
中，所述粘土地层土样通过在现场基坑施工过程中取渣土，经干燥
、
粉碎和筛分得到，所述粘土地层土样的粒径小于
0.5 mm。3.
如权利要求2所述的适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法，其特征在于，步骤
S2
包括：
S2
‑
1、
选择不同的分散剂作为试验材料；
S2
‑
2、
将不同分散剂分别配制成不同浓度的溶液作为试验液，将
100 g
所述试验液与
10 g
所述粘土地层土样混合均匀后转移至量筒中，静置
12 h
后，测量各量筒中的沉积物厚度作为粘土沉降厚度值；
S2
‑
3、
通过对比不同量筒中的粘土沉降厚度值，选择粘土沉降厚度值最低的量筒中的试验液作为步骤
S3
中的分散剂溶液
。4.
如权利要求2所述的适用于粘土地层盾构施工的渣土改良方法，其特征在于，步骤
S3
中，所述含水土样通过向所述粘土地层土样中加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟方硕，刘晓迪，刘宏洋，王怀东，姜涛，谢国兴，吴殿成，黄钰信，夏扬，
申请(专利权)人：中铁九局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：