土壓平衡式盾構穿越含砂土層渣土改良試驗研究.pdf

1、目前,土壓平衡式盾構施工被廣泛應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,盾構機的推力大大增加,導致出土困難,刀盤扭矩、螺旋輸送機扭矩增大,降低掘進速度甚至無法推進。同時在砂層中,盾構機刀盤升溫過快,刀盤及螺旋器磨損較大,這些問題導致土壓平衡盾構在砂層中施工十分困難,即土壓平衡盾構對穿越砂質地層呈現(xiàn)出了較強的不適應性。
　　本文針對土壓平

2、衡盾構施工穿越砂層時表現(xiàn)出的非適應性開展了渣土改良試驗研究,通過采用膨潤土作為改良劑,進行室內土工試驗,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。
　　研究結果表明當砂層采用濃度為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;當控制泥漿體積摻入比為2:10施工時,盾構機刀盤內外溫度及磨損程

3、度明顯降低、排土順暢且推進速度提高。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,通過室內土工試驗發(fā)現(xiàn),當膨潤土泥漿與礫砂體積比為2:10且黃土與膨潤土質量比為2:3時,無論從改良參數(shù)還是經(jīng)濟角度都可達到最優(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,結果表明使用有限元軟件對盾構機穿越含砂土層進行三維模擬是可行的,計算結果與實測數(shù)據(jù)擬合較好,