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泡沫在土壓平衡盾構施工中的應用

2010-02-04 14:25    【  【打印】【我要糾錯】

  本文論述了在土壓平衡盾構隧道施工中,可通過加注泡沫改良開挖面土體,擴大土壓平衡盾構機適用地層的范圍,井結合深圳地鐵一期工程華強路—崗廈區(qū)間的工程實踐,分析總結了在盾構機穿越不同地層時泡沫的應用情況,論證了向開挖面壓注泡沫材料來保證開挖面穩(wěn)定和砂性塑流的優(yōu)點。

  1、前言

  一般土壓平衡盾構機適用于內(nèi)摩擦角小、滲透系數(shù)在10負6次m/s以下的易塑流的粘性土層。在砂層、礫石層中,對于顆粒粒徑較大的地層,土的摩擦力大,透水性高,切削土的流動性差,不能很好的傳遞壓力,在這種土層中要保持開挖面穩(wěn)定難度很大。為解決砂性土的塑流,可在開挖土倉中注入泡沫并充分攪拌,改變土的成分,以保證土的流動性和減少土的透水性,使開挖面保持穩(wěn)定。同時加注泡沫還可減少刀盤與土體的摩擦,降低扭矩,減少殼體與刀盤上粘土的粘著力,有利于排土機構出土,所需的驅動功率就可減少。

  城市地鐵隧道大都需要穿越不同的地層,在一條線路上可能會有部分不適宜土壓平衡盾構機施工的地層,這就限制了土壓平衡盾構的適應范圍,但是如采用萬能的泥水盾構則造價比較高,而且需要很大的場地來安置泥水處理循環(huán)系統(tǒng)。目前城市地鐵施工可提供的場地越來越小,因此為擴大土壓平衡盾構機的使用范圍,使其能夠適應各種不同地層的變化,可采取通過加注泡沫系統(tǒng)的辦法來實現(xiàn)這目的,使土壓平衡盾構機造價低、容易控制操作的優(yōu)點得到充分發(fā)揮。加泡沫后改變土壤滲透系數(shù)、擴大土壓平衡盾構機適用滲透系數(shù)土體及粒徑的范圍。

  2、泡沫的發(fā)泡原理和工藝流程

  2.1 發(fā)泡原理

  發(fā)泡系統(tǒng)由泡沫發(fā)生器、空壓機、儲料罐和各種管道泵組成,將發(fā)泡劑、聚合物與水混合后,人壓縮空氣將液體膨脹產(chǎn)生泡沫,通過刀盤上的4個性人口注人開挖倉內(nèi)。

  2.2泡沫制造工藝流程

  2.3  泡沫的膨脹率和注入比

 。1)泡沫的膨脹率(FER)。FER=(液體的流速1/mm):  (空氣的流速1/mm);FER越大說明泡沫越“稀”或越“濕”,—般取值在1:6~1:15之間。

 。2)泡沫的注入比(FIR)。FIR=(泡沫加注速率)/(土壤的開挖速率)x100%;—般取值在40%~100%之間。

延伸閱讀:施工 盾構 平衡
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