[发明专利]一种适应砂卵石地层的土压盾构渣土流塑性改良方法

说明书

本发明公开了一种适应砂卵石地层的土压盾构渣土流塑性改良方法，包括以下步骤：S1：根据地勘报告确定所穿越的砂卵石地层细颗粒占地层总质量的含量，为实际细颗粒含量；S2：通过砂卵石流动性模型确定临界细颗粒含量；S3：根据实际细颗粒含量和临界细颗粒含量确定改良剂的种类；S4：根据实际细颗粒含量确定改良剂的掺入量；其中：步骤S1、S2以及S3中的细颗粒指的是粒径小于2mm的颗粒；该方法使得具有“三高”特点的砂卵石地层具有良好的流动性，降低盾构机的刀盘扭矩，避免刀盘糊死；渣土得粘度降低，维持掌子面的稳定，控制土方超挖，防止地表塌陷、滞排或喷涌；提高挖掘效率。

技术领域

本发明属于土压盾构中的渣土改良技术领域，具体涉及一种适应砂卵石地层的土压盾构渣土流塑性改良方法。

背景技术

区间盾构隧道洞身主要穿越Q3fgl+al的高强度卵石土夹透镜体砂层，洞身基本位于卵石土地层中，隧道围岩为Ⅴ级的中密以上卵石土，岩土施工工程分级主要为Ⅳ级。上覆黏性土多为可塑状，所夹砂土部分为液化土层，液化等级轻微；卵石土分选性、均匀性差，抗压强度高，自稳性较差，渗透系数大，透水性强，富水性良好。沿线地下水位随季节变化较大，主要为砂土、卵石土中赋存的孔隙潜水。

地下水及人工填土层对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋和钢结构具微腐蚀性。总体上工程地质条件一般。对于具有“高富水、卵石含量高、卵石强度高”的三高特点的砂卵石地层施工遇到的故障难题由：一是盾构刀盘、刀具磨损严重带来的频繁换刀作业；二是盾构压力舱半舱作业引发的地层塌陷频发；三是压力舱内渣土改良不到位导致的螺旋排土器出口喷涌与压力舱内渣土滞排。

分析以上砂卵石地层土压盾构掘进中故障难题的原因，主要还是在于砂卵石渣土改良成流塑性渣土较为困难，因为砂卵石改良困难导致掘进时压力舱渣土必须及时排出，否则容易堆积形成较高强度渣土形成严重滞排；而快速的排出必然导致盾构掘进时存在明显超挖，当超挖到一定程度时，地表坍塌将不可避免。当压力舱改良不到位时，砂卵石的高渗透性无法封堵地层大量的地下水导致喷涌将不可避免；而喷涌带出的泥砂后剩下的粗颗粒将在压力舱和螺旋排土器中堆积形成滞排。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种适应砂卵石地层的土压盾构渣土流塑性改良方法。

本发明所采用的技术方案为：一种适应砂卵石地层的土压盾构渣土流塑性改良方法，包括以下步骤：

S1：根据地勘报告确定所穿越的砂卵石地层细颗粒占地层总质量的含量，为实际细颗粒含量；

S2：通过砂卵石流动性模型确定临界细颗粒含量；

S3：根据实际细颗粒含量和临界细颗粒含量确定改良剂的种类；

S4：根据实际细颗粒含量确定改良剂的掺入量；

其中：步骤S1、S2以及S3中的细颗粒指的是粒径小于2mm的颗粒。

进一步限定，步骤S1中实际细颗粒含量通过地勘报告中的数据绘制的砂卵石地层颗粒级配曲线而得到。

进一步限定，步骤S2中临界细颗粒含量的计算方法为：

和

式中：

ρ′_s——细颗粒的堆积密度，g/cm³；

ρ′_g——卵石的堆积密度，g/cm³；

ρ_g——卵石的颗粒密度，g/cm³；

n——卵石的孔隙率；

α——细颗粒孔隙率系数；

——临界细颗粒含量；