土压平衡盾构在砂性土中施工问题的试验研究(4)

土压平衡盾构掘进是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一,但是盾构在穿越塑流性差、含水量高、渗透系数大的砂性土层时,存在土体受扰动发生液化、流砂或由于螺旋出土器出土困难使工作面形成“干饼”等许多技术难题。为此,研究了盾构穿越砂性土层时采用合适的添加剂的施工工艺

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粘聚力c和内摩擦角 均低于肥皂水土；

(4) 由动三轴试验结果可知，泡沫剂土的应变随着振动次数的增大而急剧增大，而肥皂水土的应变曲线则比较平缓，这说明泡沫剂土在相同动荷载下强度更低。

由此可见，原状砂性土掺入泡沫剂或肥皂水 后：渗透系数减小，保水性增强，不易发生水土分离，使得土压平衡盾构在渗透性强的砂性土中施工时，可以有效地防止涌水、流砂等不良地质灾害的发生；由于土粒之间被添加剂充填，土粒之间的摩擦力相应地减小，这有利于降低刀盘扭矩，减小千斤顶顶推力，并可以减轻刀盘的磨损。

5 结 语

通过本文试验及分析，可以得出以下结论： (1) 土压平衡盾构在软土地区的砂性土地层施工时，由于其塑流性差、含水量高、渗透系数大，容易产生扰动液化甚至流砂，往往伴随有较大的地面沉降，严重时可能造成施工中断以及重大经济损失；

(2) 通过掺入肥皂水、泡沫剂等添加剂可以增加砂性土的塑流性及保水性，容易形成工作面动态土压平衡，有效控制地面沉降，同时可加快螺旋出土器排土，减少刀盘扭矩、千斤顶推力及刀头磨损；

(3) 对于软土地区砂性土层中改善施工条件的添加剂类型选择，应根据具体施工状况分析。在渗透性和摩擦阻力不是太大，施工要求(对地面沉降 要求)不是很高的施工区间或区段，可以从经济的角度考虑而采用肥皂水添加剂(也可采用喷润土，粘 土添加剂)；在渗透性和摩擦阻力较大且施工要求 高的区段应采用泡沫添加剂(泡沫添加剂价格较高)。

在塑流性差、含水量高、渗透系数大的砂土、砂质粉土地层中的土压平衡盾构施工，必须根据地层特征采用合适的添加剂(如水、肥皂水、喷润土、粘土、CMC聚合物和泡沫剂等添加剂)，使工作面

达到动态土压平衡，避免土体受扰动发生液化、流砂或螺旋出土器出土困难使工作面形成“干饼”， 减小施工变形，有效地控制地面沉降，同时可加快螺旋出土器排土，减少刀盘扭矩、千斤顶推力及刀头磨损。因此，为改善施工状况，保证土压平衡盾构施工顺利进行，采用掺入泡沫剂或肥皂水添加剂已成为上海地区砂性土层中改善施工条件的首选方法。本文的研究成果对当前和今后土压平衡盾构 顺利穿越软土地区砂性土层的施工有参考价值。 参考文献(References)：

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