泡沫在土壓平衡盾構(gòu)施工中的應(yīng)用

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　本文論述了在土壓平衡盾構(gòu)隧道施工中，可通過加注泡沫改良開挖面土體，擴(kuò)大土壓平衡盾構(gòu)機(jī)適用地層的范圍，井結(jié)合深圳地鐵一期工程華強(qiáng)路—崗廈區(qū)間的工程實(shí)踐，分析總結(jié)了在盾構(gòu)機(jī)穿越不同地層時(shí)泡沫的應(yīng)用情況，論證了向開挖面壓注泡沫材料來保證開挖面穩(wěn)定和砂性塑流的優(yōu)點(diǎn)。

　　1、前言

　　一般土壓平衡盾構(gòu)機(jī)適用于內(nèi)摩擦角小、滲透系數(shù)在10負(fù)6次m／s以下的易塑流的粘性土層。在砂層、礫石層中，對于顆粒粒徑較大的地層，土的摩擦力大，透水性高，切削土的流動(dòng)性差，不能很好的傳遞壓力，在這種土層中要保持開挖面穩(wěn)定難度很大。為解決砂性土的塑流，可在開挖土倉中注入泡沫并充分?jǐn)嚢瑁淖兺恋某煞?，以保證土的流動(dòng)性和減少土的透水性，使開挖面保持穩(wěn)定。同時(shí)加注泡沫還可減少刀盤與土體的摩擦，降低扭矩，減少殼體與刀盤上粘土的粘著力，有利于排土機(jī)構(gòu)出土，所需的驅(qū)動(dòng)功率就可減少。

　　城市地鐵隧道大都需要穿越不同的地層，在一條線路上可能會(huì)有部分不適宜土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工的地層，這就限制了土壓平衡盾構(gòu)的適應(yīng)范圍，但是如采用萬能的泥水盾構(gòu)則造價(jià)比較高，而且需要很大的場地來安置泥水處理循環(huán)系統(tǒng)。目前城市地鐵施工可提供的場地越來越小，因此為擴(kuò)大土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的使用范圍，使其能夠適應(yīng)各種不同地層的變化，可采取通過加注泡沫系統(tǒng)的辦法來實(shí)現(xiàn)這目的，使土壓平衡盾構(gòu)機(jī)造價(jià)低、容易控制操作的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮。加泡沫后改變土壤滲透系數(shù)、擴(kuò)大土壓平衡盾構(gòu)機(jī)適用滲透系數(shù)土體及粒徑的范圍。

　　2、泡沫的發(fā)泡原理和工藝流程

　　2.1 發(fā)泡原理

　　發(fā)泡系統(tǒng)由泡沫發(fā)生器、空壓機(jī)、儲(chǔ)料罐和各種管道泵組成，將發(fā)泡劑、聚合物與水混合后，人壓縮空氣將液體膨脹產(chǎn)生泡沫，通過刀盤上的4個(gè)性人口注人開挖倉內(nèi)。

　　2.2泡沫制造工藝流程

　　2.3  泡沫的膨脹率和注入比

　　（1）泡沫的膨脹率（FER）。FER=（液體的流速1／mm）：  （空氣的流速1／mm）；FER越大說明泡沫越“稀”或越“濕”，—般取值在1：6～1：15之間。

　　（2）泡沫的注入比（FIR）。FIR=（泡沫加注速率）／（土壤的開挖速率）x100％；—般取值在40％～100％之間。