浅谈泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验

浅谈泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验

发表时间：2019-04-03T11:40:01.027Z 来源：《建筑模拟》2019年第2期作者：焦倓然

[导读] 泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验对于实践具有重要的作用，通过试验能够把握泥质粉砂岩土的最佳坍落度，以此推算出坍落度，并且最终还能够得出包括了含水率以及泡沫比在内的函数关系，充分考虑盾构施工的因素具有重要意义。

焦倓然

中铁五局集团有限公司城市轨道交通工程分公司

摘要：泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验对于实践具有重要的作用，通过试验能够把握泥质粉砂岩土的最佳坍落度，以此推算出坍落度，并且最终还能够得出包括了含水率以及泡沫比在内的函数关系，充分考虑盾构施工的因素具有重要意义。利用泥质粉砂岩地层涂鸦平衡盾构渣土改良试验能够为渣土改良提供具体的方法，而且控制效果更好，本文对此试验作了详细介绍。

关键词：泥质粉砂岩地层；土压平衡盾构；渣土改良；试验；实施；实践

引言

土压平衡盾构属于地铁施工中非常常见的工具，由于它具有施工速度快的特点，所以应用价值较高，而且从其影响来看，对于环境的影响相较于其他方法来讲更小，这也是其近年来比较火的原因。土压平衡盾构施工需要被满足相关要求。国内外对渣土改良作了许多的试验，研究确定了物理力学指标测定对渣土改良具有重要意义。

一、泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验

1、渣土级配以及渣土的含水率

结合相关研究发现，影响渣土状态的因素很多，其中渣土级配最明显。因此实践中对于渣土的级配需要把握准确，可以通过现场调研的方式获得。调研结果显示当渣土粒径大于20㎜的时候不影响其结泥饼。结合统计的结果选择粒径不同但是性质相同的泥质粉砂岩渣土作为试验对象。通过实践数据可以知道，当盾构结构应用到施工中的时候，渣土的含水率仍然处于变化的状态。本文试验的时候选择了三组渣土作为对象，分别对他们的含水率进行了测验。

2、泡沫改良剂以及渣土改良的具体试验

渣土改良中常见的有泡沫改良剂，本次试验同样选其作为对象，并对比了国内外流行的改良泡沫剂。为了更好地记录数据和参数，针对渣土改良之后的状态设定了明确的评价指标，即坍落度。由于这种方法比较常用而且成本较低，所以应用价值较高。坍落度这一评价指标其实包括了多个内容，其中又以渣土的和易性以及稠度为主要内容。最佳坍落度值的确定要根据具体的情况进行。

二、泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验结果

1、试验结果

试验的过程中详细记录试验泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良的结果，并且对于渣土的状态也作了详细的分析，并通过描述确定了样本。在试验的过程中改良效果的确定依靠的是观察法，通过观察渣土的流动性来判断。结果显示状态良好的渣土其坍落度值保持在17-20㎝之间。再者前文提到了泡沫改良剂，通过试验结果可以看到当泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土的含水率较高的时候，对于它进行的改良试验中用到的泡沫改良剂较少。当含水率较低的时候则会应用到更多的泡沫改良剂。

2、渣土改良参数范围选定

渣土改良参数范围的选定需要结合渣土改良结果进行，结果中包括了渣土的含水率以及渣土改良所需要的泡沫改良剂量，将这一组数据进行拟合，能够获得两者之间的函数关系，进而确定参数。土压平衡的建立需要合适的条件，一般实践中如果遇到含水率较高的渣土，土压平衡的建立就会相对困难，因为盾构掘进的过程会更加复杂，进而难度加大。但是相应的当渣土的含水率过低也会影响到盾构的掘进，同样会引发推进困难等问题，对于节省能耗也极为不利。所以为了改良渣土最好的办法就是将其含水率控制在合适的范围之内。可以从渣土的黏度来判断其含水率，再结合渣土即泥质粉砂岩的性质得出最后的结果。具体试验当中还需要考虑到渣土的泡沫比问题，由于不同泡沫比情况下的渣土状态不一样，所以要注意其液塑限问题。通过这种客观且全面的方法才能够最终得出想要的结果，并选定渣土改良参数范围。

3、渣土改良施工参数的形成

泥质砂岩地层土压平衡盾构渣土改良试验完成之后得出的参数要经过检验并优化，最终试验的结果对于实践才具有意义。改良之后的参数可以应用到现场施工中，除了综合考虑到改良泡沫剂的浓度以及发泡率之外，还需要结合大气压以及盾构土仓压力。这一环节中非常重视各项参数的准确性，因此要综合基本情况加以确定，结合精确的计算公式计算盾构施工每环渣土改良的参数范围。结果显示当注水量保持在6.5-9.9m3的时候其泡沫剂的用量则应当在25.5到68.5L之间。当然了为确保参数能够真正地引导实践，对于泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土的改良产生实践意义，需要在改良参数的过程中确定相应的原则，本文坚持的是注水量如果增大，那么则应当按照增大的比例缩减泡沫剂的量，最终得出的参数结果也才会有效。

三、泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良精细化控制

1、渣土改良施工控制参数

泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良施工控制参数要想有效，要针对渣土改良的参数作深入细化。一般实践中影响渣土改良参数的是盾构的工作状态，尤其是盾构在工作时的速度对于改良参数的影响较大。所以需要综合这些因素明确渣土改良参数。这里需要三个参数，其一是盾构每环掘进速度，其二是泡沫剂用量，其三是注水量，要明确这三者之间的关系，才能够确定情况。

2、渣土改良参数现场验证

针对渣土改良精细化控制措施的适用性需要进行验证，以确保试验的价值。除了需要做好改良参数的统计分析之外，还要掌握参数控制前后渣土改良的状态，并将参数记录下来。注水量如果存在了较大的浮动，往往都是因为盾构掘进速度与注水的速率之间不相适应。而当匹配了之后注水量会开始步入稳定状态中。试验表明当泥质粉砂岩地层土压平衡盾构渣土改良的参数能够得到充分控制之后，还是应当对掘进参数加以验证。由于改良参数范围太大了，会出现无法控制的情况，所以在应用改良剂的时候需要将其量适当减少。如此一来盾构的掘进参数才会逐渐降低，最终实现的才是渣土改良精细化控制的目的，对于实践产生的价值才会明显。