盾構法施工——塑流化改良控制
(1)土壓平衡式盾構掘進時,理想地層的土特性:
1)塑性變形好;
2)流塑至軟塑狀;
3)內(nèi)摩擦?。?/p>
4)滲透性低。
細顆粒(751μm以下的粉土與黏土)含量30%以上的土砂,塑性流動性滿足要求。在細顆粒含量低于30%、或砂卵石地層,必須加泥或加泡沫等改良材料,以提高塑性流動性和止水性。
改良材料必須具有流動性、易與被開挖土砂混合、不離析、無污染等特性。一般使用的改良材料有礦物系(如膨潤土泥漿)、界面活性劑系(如泡沫)、高吸水性樹脂系和水溶性高分子系四類(我國目前常用前兩類),可單獨或組合使用。
(2)選擇改良材料要依據(jù)以下條件:
1)土質(粒度分布、礫石粒徑、礫石含量、黏性土含量、均等系數(shù)等);
2)透水系數(shù);
3)地下水壓;
4)離子水電性;
5)是否泵送排土;
6)加泥(泡沫等)設備空間(地面、隧道內(nèi));
7)掘進長度;
8)棄土處理條件;
9)費用(材料價格、注入量、材料損耗、用電量、設備費等)。
(3)流動化改良控制是土壓平衡式盾構施工的最重要要素之一,要隨時把握土壓倉內(nèi)土砂的塑性流動性,一般按以下方法掌握塑流性狀態(tài)。
1)根據(jù)排土性狀
取樣測定(或根據(jù)經(jīng)驗目視)土砂的坍落度,以把握土壓倉內(nèi)土砂的流動狀態(tài)。采用的坍落度控制值取決于土質、改良材料性狀與土的輸送方式。
2)根據(jù)土砂輸送效率
按螺旋輸送機轉數(shù)計算的排土量與按盾構推進速度計算的排土量進行比較,以判斷開挖土砂的流動狀態(tài)。一般情況下,土壓倉內(nèi)土砂的塑性流動性好,盾構掘進就正常,兩者高度相關。
3)根據(jù)盾構機械負荷
根據(jù)刀盤油壓(或電壓)、刀盤扭矩、螺旋輸送機扭矩、千斤頂推力等機械負荷變化,判斷土砂的流動狀態(tài)。一般根據(jù)初始掘進時的機械負荷狀況和地層變化結果等因素,確定開挖土砂的最適性狀和控制值的容許范圍。