推力 14000~21000KN，刀盤扭矩 1600KN · m~3400KN · m;
[0072] (3)549-690環(huán):該段處于富水全砂地層，掘進(jìn)速度70~80mm/min，膨潤(rùn)土衆(zhòng)液注入 速度80~350L/min，注入量4~7m3/環(huán)，泡沫劑注入量40~60L/環(huán)，推力15000~21000KN，刀 盤扭矩3000KN · m~4100KN · m。
[0073] 渣土改良步驟如下：
[0074] 1.渣土改良劑的類型
[0075]渣土改良劑的類型如表1所示。
[0076] 表1渣土改良劑的類型 [0077]
[0078] 2.渣土改良劑的選擇
[0079] 根據(jù)富水砂層掘進(jìn)中渣土改良所面臨的問題，在本工程盾構(gòu)施工中，采用了鈉基 膨潤(rùn)土漿液和泡沫劑作為渣土改良劑，局部有遇水囊、噴涌等情況時(shí)采用高分子聚合物替 代膨潤(rùn)土作為渣土改良劑，，渣土改良效果較好。
[0080] 1)膨潤(rùn)土漿液
[0081] 膨潤(rùn)土在水介質(zhì)中能分散呈膠體懸浮液，這種懸浮液具有一定的粘滯性、觸變性 和潤(rùn)滑性，它和水、泥、砂等物質(zhì)的摻合物有可塑性和粘結(jié)性。膨潤(rùn)土在水化時(shí)，鈉離子連接 各層薄片，同時(shí)擠占與之接觸的土顆粒之間的間隙，積聚于土壤與泥水的接觸表面，形成不 透水的可塑性膠體，從而形成泥膜。在富水砂層的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中使用，可提高砂土的含泥 量，補(bǔ)充土體的微細(xì)顆粒組分，使土體的內(nèi)摩擦角變小，增加開挖土體的流動(dòng)性和不透水 性，主要作用如下：
[0082] a.降低土體的滲透系數(shù)，使其具有較好的止水性，以控制地下水流失。
[0083] b.可有效提高土體的保水性，防止渣土離析、沉淀板結(jié)。
[0084] c.使渣土具有較好的土壓平衡效果，利于穩(wěn)定開挖面，控制地表沉降。
[0085] d.使土體具有較低的內(nèi)摩擦角，降低刀盤扭矩，減少對(duì)刀具和螺旋輸送機(jī)的磨損。
[0086] e.使切削下來的渣土順利快速進(jìn)入土倉，并利于螺旋輸送機(jī)順利排土，提高掘進(jìn) 速度。
[0087]膨潤(rùn)土漿液的水土比直接影響到渣土改良的效果，同時(shí)還要綜合考慮盾構(gòu)施工中 渣土改良的成本和膨潤(rùn)土漿液的栗送性能。經(jīng)過大量試驗(yàn)和施工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，采用 宣化冀強(qiáng)工貿(mào)公司產(chǎn)金燦輝牌膨潤(rùn)土，采用水土比為14:1的膨潤(rùn)土，與渣土樣以體積比1:3 的比率拌合，改良效果較好，所述膨潤(rùn)土漿液配比和用量如表2所示。
[0088] 表2膨潤(rùn)土漿液配比與用量表 [0089]
[0090] 2)泡沫劑的應(yīng)用
[0091 ]本工程盾構(gòu)機(jī)配備有泡沫注入系統(tǒng)，泡沫發(fā)生器自動(dòng)運(yùn)行，4根獨(dú)立管路分別把泡 沫注入不同位置，一般以注入刀盤前部和土倉內(nèi)為主，管路上有一段是透明的，可供觀察。 [0092]在泡沫發(fā)生器工作的過程中，可以設(shè)定泡沫劑與水混合的比例，在正常掘進(jìn)狀態(tài) 下，一般不需要對(duì)該值做過多的調(diào)整，在許可的范圍內(nèi)，通常取值為3:100;只有在扭矩長(zhǎng)時(shí) 間過大，而單靠調(diào)整流量又難以降低扭矩或遇噴涌、流砂的情況下，才調(diào)整為6:100。
[0093]泡沫注入系統(tǒng)有三種控制方式:分別為自動(dòng)、半自動(dòng)及手動(dòng)。在正常掘進(jìn)狀態(tài)下， 若使用自動(dòng)狀態(tài)，泡沫的用量比較大。由于盾構(gòu)掘進(jìn)沿線土質(zhì)情況時(shí)有變化，而采用手動(dòng)控 制就可以節(jié)省泡沫的用量，因此，在掘進(jìn)過程中，一般要求盾構(gòu)駕駛員采取手動(dòng)控制方式， 主要根據(jù)刀盤的扭矩、千斤頂?shù)捻斄σ约俺鐾恋那闆r三項(xiàng)參數(shù)來調(diào)整泡沫注入系統(tǒng)的流 量。當(dāng)觀察到出土的含水量過高時(shí)，應(yīng)馬上適當(dāng)調(diào)整泡沫的注入量，本工程在砂土地層中的 泡沫用量為合眾雙國產(chǎn)泡沫40~50kg/環(huán)（1.2m)，在含有粉質(zhì)粘土薄夾層地段泡沫用量15 ~25kg/環(huán)（1·2m)。
[0094] 3)高分子聚合物的應(yīng)用
[0095] 在遇水囊、噴涌、流砂地層時(shí)，通過手動(dòng)控制調(diào)整泡沫濃度至6:100,同時(shí)通過膨潤(rùn) 土注入系統(tǒng)往土倉內(nèi)注入聚合物對(duì)高含水量的渣土進(jìn)行改良。加大泡沫混合液濃度是為了 提高發(fā)泡倍率，發(fā)泡倍率越高半衰期越長(zhǎng)，穩(wěn)定性越好，樣能更好地填充砂土間的孔隙，起 到止水的作用。
[0096]由于高分子聚合物溶液具有較強(qiáng)的粘連性，能夠非常好的吸納住土體水分，通過 刀盤削切及螺旋的攪拌，完全改變砂土滲透系數(shù)，將土體與水合一性得到充分改良，杜絕了 由于土倉壓力過高而出現(xiàn)的噴涌現(xiàn)象，打開閘門后可以看到排渣塑流性的良好狀態(tài)。
[0097]本工程聚合物是北京合東雙產(chǎn)的高分子聚合物，經(jīng)試驗(yàn)，得出的配合比如表3所 不。
[0098] 表3聚合物改良劑配合比
[0099]
[0100] 聚合物先與水拌合，拌合均勻后通過膨潤(rùn)土注入系統(tǒng)注入土倉，拌合過程中先在 膨潤(rùn)土儲(chǔ)存罐中加好水，再按比例通過人工均勻的撒入聚合物，充分?jǐn)嚢?，使其快速溶解?防止聚合物結(jié)成團(tuán)或粘結(jié)在儲(chǔ)存罐壁上。通過聚合物混合液的的注入使流態(tài)的渣土到達(dá)理 想狀態(tài)，渣土坍落度可達(dá)160~200mm，不離析，不泌水，解決了螺旋機(jī)噴涌的問題。
[0101] 3.膨潤(rùn)土漿液同泡沫劑配合使用
[0102]在富水砂層掘進(jìn)中，若只使用膨潤(rùn)土做渣土改良劑，刀盤扭矩會(huì)很大，推進(jìn)困難； 只使用泡沫劑渣土，會(huì)使土倉內(nèi)水土比變大，加大噴涌風(fēng)險(xiǎn)，改良效果也并不理想；在富水 砂層中掘進(jìn)，為達(dá)到理想的渣土改良效果，需配合使用膨潤(rùn)土漿液同泡沫劑。
[0103] 4.渣土改良效果
[0104] 本工程盾構(gòu)左線采用以上渣土改良技術(shù)，取得非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，盾 構(gòu)推進(jìn)順利，盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制良好，刀盤、刀具磨損較小，如，左線出洞后僅更換了5把周邊 先行刀和2把注漿保護(hù)刀，日最高掘進(jìn)速度達(dá)到21環(huán)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0105] 5.材料與設(shè)備：
[0106]無縫鋼管用于膨潤(rùn)土漿液輸送管；鈉基膨潤(rùn)土用于膨潤(rùn)土漿液制作；泡沫劑用于 泡沫制作；高分子聚合物用于防止噴涌，備用;設(shè)備包括膨潤(rùn)土攪拌站，用于膨潤(rùn)土漿液制 作;儲(chǔ)漿罐用于膨潤(rùn)土漿液存儲(chǔ)；制漿栗用于漿液強(qiáng)制循環(huán)膨化，栗送運(yùn)輸;盾構(gòu)機(jī)用于盾 構(gòu)隧道施工。
[0107] 6.本發(fā)明的技術(shù)效果和質(zhì)量控制表現(xiàn)為如下幾個(gè)方面：
[0108] 1)渣土改良以膨潤(rùn)土漿液為主，泡沫劑為輔。以掘進(jìn)速度和出渣稠度為主要依據(jù)， 適時(shí)調(diào)節(jié)膨潤(rùn)土摻入量和膨潤(rùn)土漿液注入量；以刀盤扭矩和螺旋機(jī)出渣情況為依據(jù)，適時(shí) 調(diào)整泡沫劑摻量和注入量。
[0109] 2)膨潤(rùn)土泥漿要達(dá)到良好的改良效果，要求:一是保證膨潤(rùn)土材料的質(zhì)量穩(wěn)定;二 是嚴(yán)格按照配合比拌制，并保證膨潤(rùn)土膨化時(shí)間，如，采用55KW大功率泥漿栗對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行 強(qiáng)制循環(huán)膨化，取得較好效果;三是對(duì)全斷面砂層每環(huán)注入量8~10m3，即注入體積為富水 砂層總體積的20 %~28 %，使砂層含泥量達(dá)到15 %以上。
[0110] 3)泡沫劑的配合比和注入量應(yīng)根據(jù)刀盤扭矩大小和螺旋機(jī)出渣的具體情況確定， 若刀盤扭矩偏大，則適當(dāng)加大泡沫混合液濃度或注入量;反之則需減小泡沫劑混合液濃度 或注入量。每環(huán)泡沫混合液的注入體積約為富水砂層總體積的4%~6%。
[0111] 4)當(dāng)發(fā)生輕微噴涌時(shí)，可通過控制螺旋輸送機(jī)閘門的大小和嚴(yán)格控制排土量等措 施，進(jìn)行解決;當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重噴涌時(shí)，采用高分子聚合物替代膨潤(rùn)土，可有效防止噴涌的發(fā)生。
[0112] 5)控制好盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)、膨潤(rùn)土注入量、泡沫注入量，建立好土壓平衡，針對(duì)不同地 層以及地表沉降反饋信息，及時(shí)調(diào)整土倉壓力。
[0113] 7.效益分析
[0114] 1)經(jīng)濟(jì)效益
[0115] 直接經(jīng)濟(jì)效益：本工法與其他單獨(dú)添加膨潤(rùn)土或泡沫的工法相比，土體改良效果 好，掘進(jìn)速度明顯加快，正常掘進(jìn)時(shí)平均掘進(jìn)速度50~70mm/min，日掘進(jìn)環(huán)數(shù)平均在14環(huán)以 上，相應(yīng)的盾構(gòu)掘進(jìn)施工耗材。包括膨潤(rùn)土、泡沫、潤(rùn)滑油脂、盾尾油脂、電費(fèi)節(jié)約676元/環(huán)， 共計(jì)1405環(huán)，節(jié)約工程成本約94.98萬元。
[0116] 間接經(jīng)濟(jì)效益:本發(fā)明實(shí)例工程與其他相鄰類似工程相比，工期提前2個(gè)月，節(jié)約 管理費(fèi)約50萬元。
[0117] 2)社會(huì)效益
[0118] 本工法與其他類似盾構(gòu)工程相比，依靠良好的土體改良效果，盾構(gòu)姿態(tài)控制良好， 地面沉降控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，盾構(gòu)隧道線性控制良好，盾構(gòu)隧道滲漏水點(diǎn)較少，受到了 業(yè)主和監(jiān)理單位的一致好評(píng)。該施工方法的成功應(yīng)用，為今后類似地層條件下地鐵盾構(gòu)區(qū) 間隧道的施工提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)，對(duì)推動(dòng)我單位盾構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0119] 應(yīng)用實(shí)例：
[0120