成都砂卵石渣土改良技術(shù)介紹(王國義)

8EPBmode—totalbalanceofsoilpressure土壓平衡模式——土壓平衡的建立土壓+水壓=土倉中土壓9Earthpressurebalance(EPB)TBMwherearetheadditivesinjected?土壓平衡式(EPB)TBM添加劑添加部位 盾尾油脂 同步注漿水/泡沫劑/聚合物10Soilconditioningagents土體改進(jìn)產(chǎn)品的分類與作用 Allowfillingoftheworkingchamber提高土倉充填性1.Foams 泡沫劑2.anti-clay-additives 粘土分散劑3.Polymers 聚合物IncreasetheTBMspeed增加TBM掘進(jìn)速度Decreaseabrasion,torque降低磨損、扭距

Decreaseclogging,adhesion,transportproblems

降低堵塞、黏附、輸送問題

IncreasetheTBMspeed增加TBM掘進(jìn)速度

Increasesoiladhesion,impermeability

增加土壤粘聚性，抗?jié)B性

Decreaseliquidsoilconsistency

降低液態(tài)渣土的稠度

Decreasesettlements減少渣土離析11Soilconditioningandsoilmechanics渣土改進(jìn)和土體力學(xué) 60 Clay 粘土Gravel礫石Silt淤泥

workingChamber 土倉cohesion [kPa] 粘聚力040angleofinternalfrictionphi[°]10內(nèi)摩擦角

12TBMchoicebygeologyinsoftground軟土地層中地質(zhì)條件決定方案粘土砂礫石細(xì)中粗細(xì)中粗細(xì)中粗Toulouse(F)‘2003HKEPB,?=7.72mmainlyunderwatertableFoam+Anti-ClayBotlek(NL)‘99HKEPB,?=9,76m3.6barwaterFoam+PolymerAviles(ESP)‘99Mailano(I)‘94LovatEPB,NFMEPB?=3.4m?=8.03m2.5barseawatermainlyabovegwFoam+Foam+PolymerPolymerLyon(F)‘96NFMEPB,?=10.98m1.5-3barwaterFoam+Polymer+BentTorino(I)‘2004LovatEPB,?=7.7m mainlyabovewatertableFoam+Polymer13ActualrangeofEPBuse使用EPB的土質(zhì)范圍weakgroundundergroundwaterpressure地下水壓下的軟弱地層

粘土敞開式盾構(gòu)機(jī) 適用淤泥質(zhì)土

砂含粗砂、級配不連續(xù)土層礫石

泡沫劑+聚合物淤泥質(zhì)砂土

泡沫劑

含礫石、級配不連續(xù)土層粘土黏附刀盤、結(jié)塊泡沫劑、聚合物以及填充料泡沫劑+粘土分散劑

粒徑[mm]

1415ChangeofsoilrheologywithMEYCOSLFfoam使用MEYCOSLF系列泡沫劑改變土體流變性16Whatisfoam?什么是泡沫？technicaldetail技術(shù)點(diǎn)inuse應(yīng)用17-+SurfactantTypes外表活化劑類型IonicClasses離子

Anionic陰離子 Cationic陽離子

Amphoteric兩性離子

~0

Non-Ionic非離子

Structures結(jié)構(gòu)

LinearAlkyl線性烴基 BranchedAlkyl分支烴基DualhydrophilicGroups

雙親水基型18Foam泡沫發(fā)生器GeneratorCreationoffoam泡沫的形成air空氣Air空氣Water水Water水19TunnelFoamAppearance泡沫狀態(tài)MEYCOSLFGroup系列

20Whyusedifferentfoams?選用不同泡沫劑的原因foamshavedifferentproperties:不同的泡沫具有不同的特性

airincorporationproperties與空氣的混合性能

halflifetime穩(wěn)定時(shí)間

anti-claybehaviour抗粘性能力

ion-sensibility(Ca,Na,...)與離子敏感度

rheologicalbehaviour流變能力

soildrainingbehaviour渣土排干能力labtestshavetobecarriedoutpriortositeuse.現(xiàn)場使用前須做室內(nèi)試驗(yàn)以選用適宜的型號21SoilRheologyChangewithMEYCOSLFFoam泡沫劑明顯改善土體流變性砂礫砂礫+泡沫劑22TorqueReduction降低扭距withMEYCOSLFFoaminClaySoil,Herrenknechttestrig海瑞克測試，MEYCOSLF泡沫劑用于粘性土層23Soilconditioningsystem泡沫發(fā)生系統(tǒng)schematicview示意圖水24TBMFoam&Polymerparameters(cF,cP,FER,FIR)泡沫劑和聚合物參數(shù)泡沫原液加水：泡沫溶液加氣：發(fā)泡泡沫注入土體25TBMparametervisualisationindriver’scabinTBM駕駛艙內(nèi)參數(shù)設(shè)置26TBMFoam&Polymerparameters(cF,cP,FER,FIR)泡沫劑和聚合物參數(shù)27Dosingofsoilconditioningagents泡沫劑泵28Foamgenerator泡沫發(fā)生器29InjectionPoints刀頭注入點(diǎn)attheTBMcutterhead

30HighestFoamQuality不同F(xiàn)ER下的發(fā)泡質(zhì)量

FER=V壓縮空氣/V泡沫劑水溶液FER=8FER=10FER=2031SoilConditioningII渣土改進(jìn)

anti-clayadditives

粘土分散劑Rheosoil?211standardanti-clay-polymer標(biāo)準(zhǔn)型聚合物Rheosoil?212improvedversionof211211的改進(jìn)型Rheosoil?143foaminganti-clay-polymer發(fā)泡型聚合物

32clogging&adhesiononthecutterhead刀盤的堵塞與粘附33Anti-clayadditives粘土分散劑useinclayandclayeysoils用于粘土或粘性土體Problem問題-adhesiononmetalsurfaces粘附于金屬外表-agglomeration(cohesion)ofsoilchipstobigblocks土塊結(jié)團(tuán)Consequence結(jié)果-cloggingofthecutterhead刀頭堵塞-cloggingintheworkingchamber土倉堵塞Result導(dǎo)致-lowTBMspeed掘進(jìn)速率低-highmaintenance&revisioncosts保養(yǎng)、維護(hù)本錢高34Anti-clayadditives&foam使用泡沫劑和粘土分散劑andtheirReactionwithClay與粘土顆粒之間的作用35Changeofsoilbehaviour使用粘土分散劑的withRheosoilanti-clayadditives

粘土+ 水和泡沫劑

效果粘土+泡沫劑和粘土分散劑3637MadridMetroLamproject–beltview馬德里地鐵－輸送帶效果Foam泡沫劑Foam+Rheosoil211泡沫劑＋Rheosoil211ToulouseMetroLineB,Lot2

Without/未使用Rheosoil211:

-emptyworkingchamber 空土倉 -airpressuresupport 需壓縮空氣支護(hù)平衡 -impossibletomanage wateringressbysand lenses 如遇砂層無法控制水的滲入 -pluggingofthe cutterhead 堵塞刀盤

With/使用Rheosoil211:

-fullworkingchamber滿土倉 -1,5-2,5barEPB -softmaterial渣土變軟 -noclogging無堵塞 -increaseofspeed提高掘進(jìn)速度 -decreaseoftorque降低扭距LL200238SoilConditioningIII渣土改進(jìn)Polymers聚合物MEYCO?SLFP1MEYCO?SLFP2mediumliquidsoil中度含水土壤waterbinding,increasingsoiladhesion,stabiliser富含水，增加土體粘聚性提高土體穩(wěn)定性39Whatcanpolymersdo聚合物的作用40CharacteristicsofMEYCOSLFP1&P2MEYCOSLFP1和P2機(jī)理

土體顆粒

聚合物的長鏈結(jié)構(gòu)：

?提高泡沫穩(wěn)定性 ?提高土體流變性

聚合物鏈觸變性提高?增強(qiáng)土體觸變性?防止土體離析?提高土體抗?jié)B性?出土順暢41SingaporeMetro-PolymerP1新加坡地鐵－使用P1聚合物僅使用泡沫劑含水量過高泡沫劑+5%SLFP1聚合物摻量過高大塊出土泡沫劑+3.5%SLFP1出土效果明顯改善2~3%聚合物摻量為佳42AvilesCollector,SpainEBPdriveinrunningsandsection西班牙Aviles工程，EBP在流砂層段掘進(jìn)

Aviles(ESP)‘99LovatEPB,?=3.4m2.5barseawaterFoam+Polymer

LovatEPB設(shè)備，3.4m直徑2.5bar海水壓力 泡沫劑＋聚合物43AvilesCollector,SpainUseofMEYCOSLFP2西班牙Aviles工程，使用MEYCOSLFP22.5bar海水壓力 僅使用泡沫劑

2.5bar海水壓力泡沫劑+聚合物P244GuangzhouMetroLine3UseofMEYCOSLFP1中交隧道廣州地鐵三號線使用MEYCOSLFP1地質(zhì)情況：在以④7~④12為主的連續(xù)地層中掘進(jìn)，以細(xì)砂、中砂、粗砂和礫砂為主，且含水量高問題：扭矩升高土倉壓力建立困難

出土不能成形，呈流砂狀解決方法：MEYCOSLF34+10%SLFP1結(jié)果：扭矩降低建立穩(wěn)定的土倉壓力渣土呈現(xiàn)良好的流塑性排土順暢45Guangz