[发明专利]一种风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法

说明书

本发明公开了一种风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法，包括：S1、确定最优的渣土改良剂；S2、确定渣土改良参数：向风化花岗岩土样中加入水和步骤S1确定的渣土改良剂，配置不同含水率和改良剂注入比的土样，进行坍落度试验和粘稠指数测定，以渣土改良剂注入比‑含水率为坐标绘制数据点，以坍落度值在5～15cm之间的数据点所在的区域为改良区域A，以粘稠指数小于0.6的数据点所在区域为改良区域B，选取改良区域A和改良区域B相交的区域为渣土改良区域，所述渣土改良区域对应的参数为渣土改良参数；S3、确定盾构改良参数；S4、改良效果验证。本发明能够减少盾构因结“泥饼”而开仓的频率，提高盾构掘进效率。

技术领域

本发明涉及盾构渣土改良领域。更具体地说，本发明涉及一种风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法。

背景技术

由于施工安全快捷，土压平衡盾构已广泛应用于城市地铁施工。在土压平衡盾构施工过程中，刀具切削下来的渣土进入盾构机土仓内，用来平衡掌子面的水土压力，保持掌子面稳定，防止地表发生沉降。当盾构在黏性地层中掘进时，若地层含水率较低，渣土易粘附在盾构刀盘、刀具、螺旋输送机等位置，造成盾构结“泥饼”，使盾构推力增大、掘进速度降低、刀具磨损加快，严重影响施工效率。

目前常用的方法就是采用化学试剂改良渣土，使其具有较小的抗剪强度、良好的流塑性以及较低的粘附性，既要保证土压平衡盾构不能结“泥饼”，又要确保渣土能够顺畅排出。渣土改良剂通过一系列物理化学作用改变渣土的性质，在风化花岗岩地层主要采用分散性泡沫剂改良渣土，但由于每种改良剂的化学成分不同，导致改良剂作用效果也不尽相同。目前市场上渣土改良剂的种类繁多，尚未有统一的渣土改良选型方法，而现场确定渣土改良参数也是基于已有经验和试错法。另一方面，全风化或强风化混合花岗岩地层中黏粒含量高，且黏粒处于可塑或者硬塑状态，黏性较大，盾构在此地层中掘进时发生结“泥饼”风险较高。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种风化花岗岩地层土压平衡盾构渣土改良方法，包括：

S1、确定最优的渣土改良剂：将不同类型的多种渣土改良剂分别与风化花岗岩土样混合得到对应的混合土样，测定各混合土样相对风化花岗岩土样的液限减少量，选取液限减小量最大的混合土样对应的渣土改良剂为最优的渣土改良剂；

S2、确定渣土改良参数：向风化花岗岩土样中加入水和步骤S1确定的渣土改良剂，配置不同含水率和改良剂注入比的土样，进行坍落度试验和粘稠指数测定，以渣土改良剂注入比-含水率为坐标绘制数据点，以坍落度值在5～15cm之间的数据点所在的区域为改良区域A，以粘稠指数小于0.6的数据点所在区域为改良区域B，选取改良区域A和改良区域B相交的区域为渣土改良区域，所述渣土改良区域对应的参数为渣土改良参数；

S3、确定盾构改良参数：根据风化花岗岩土样的自然含水率，参照步骤S2确定的渣土改良参数，计算当前掘进速度下盾构机内改良剂注入流量和注水流量；

S4、改良效果验证：调整步骤S3确定的盾构改良参数之后，进行盾构掘进至少10min后，取盾构机排出的渣土进行现场坍落度试验，根据坍落度试验结果再次调整盾构改良参数，继续盾构掘进至少10min，重复坍落度试验，直至得到的坍落度值处于5～15cm。

优选的是，所述步骤S1具体为：

S1-1、在现场基坑施工过程中取风化花岗岩地层土样，干燥后进行筛分，取三份粒径小于0.5mm的土样加水润湿，使三份土样的含水率分别位于塑限、液限和二者之间，然后密封24h；

S1-2、将渣土改良剂经泡沫发生器产生的泡沫按照一定注入比分别加入步骤S1-1得到三份土样中，搅拌均匀后立即采用液塑限联合测定仪测定混合土样的液限；