泡沫性能测试及其在富水砂层渣土改良中应用

作者：徐琳琳; 余金; 蒋亚龙; 朱碧堂^*

来源：地下空间与工程学报, 2021, 17(S1): 345-353.

• 泡沫性能测试
• 渣土改良
• 土压平衡盾构
• 富水砂层

南昌典型富水砂层由于其高渗透性、低粘聚力和高摩擦角以及高含水量特性,在盾构开挖时常面临喷涌、土拱效应引起掌子面压力不均以及刀具磨损等难题。本文针对南昌地铁4号线七里站至民园路西站区间富水砂层隧道,通过一系列室内试验测试发泡剂溶液、泡沫性能及室内渣土改良试验,确定合理发泡剂和盾构泡沫性能参数以及富水砂层改良方案。结果表明:(1)采用铂金环法可准确测定发泡剂溶液的表面张力以及临界胶束浓度。本文所采用发泡剂的临界胶束浓度为0.05%,对应的表面张力约为32 mN/m;(2)采用罗氏泡沫仪方法可合理测定发泡剂的起泡能力和产生泡沫的稳定性。采用罗氏泡沫仪进行的滴液管试验和半衰期试验均得出最佳发泡剂浓度为3%;(3)对上述最佳发泡剂浓度,当泡沫注入比为20%-30%、膨润土泥浆注入比为10%时,改良后的渣土具有很好的流塑性,可以有效降低刀盘和螺旋杆的扭矩及减少刀具磨损。现场渣土改良结果也表明,采用上述渣土改良方案,可使掌子面切削下来的渣土达到一种"流塑性状态",具有较小的渗透性和内摩擦角,能施加均匀的掌子面压力,无喷涌发生。

• 单位
  中铁十八局集团有限公司; 华东交通大学