1、泡沫盾構施工技術與工法特點土壓平衡盾構施工過程中, 土壓室內的土料起著平衡開挖面的水、土壓力, 支撐開挖面的作用。因此這種土料須具有良好的塑性變形、軟稠度、內摩擦角小及滲透率小等。一般施工路線的土質不能完全滿足這些特性, 所以要進行土壤改良。常用的土壤改良劑為水、膨潤土、粘土和化學泡沫等。使用泡沫對開挖土進行改良的盾構施工法(簡稱泡沫盾構工法) 適于沙礫層到粘性土層等土質施工。該法已經在歐洲、日本和國內的地鐵隧道施工中廣泛采用。1 泡沫盾構施工法及特點泡沫盾構施工法即用由特殊發泡材料和壓縮空氣制成30400m 的細小齒狀氣泡, 代替一直在加泥式土壓平衡盾構法中作為主要添加材料的粘土和膨潤土等。

2、該施工法有如下特點。1) 粘性土地基中, 泡沫起著界面活性劑的作用, 可有效防止開挖土附著于刀盤上和土壓室內壁, 防止泥餅現象, 使掘進工作順利地進行。2) 沙性土和砂礫土地基中, 泡沫的支承作用使開挖土的流動性提高, 土壓室內泥土不會產生擁堵, 刀盤及螺旋輸送機的驅動扭矩減小, 刀具磨損減小, 從而有利于盾構機掘進。3) 微細泡沫置換了土顆粒中的空隙水, 提高了土的止水性, 能較容易地開挖地下水位較高的砂礫土地基, 而且可以有效地防止螺旋輸送機泥水噴涌。4) 泡沫可壓縮性使開挖面的土壓力波動減小, 在不影響開挖面穩定的同時保證順利掘進。5) 排出土中的泡沫在短時間內會逐漸消除,另外由于泡沫中

3、的特殊發泡材料是少量的, 因此排出的碴土很快就可以恢復到注入泡沫前的狀態, 碴土處理問題容易解決。6) 由于未使用粘土、膨潤土, 這就避免了隧洞內外的污染, 有助于保持良好的工作環境。7) 泡沫注入設備和制作設備比加泥設備規模小, 設備布置、安裝更便利。2 泡沫的制作及用量211 泡沫的制作泡沫盾構工法所使用的泡沫是用專用原料和水制成的混合液與空氣通過泡沫發生器制成的。這種專用原料主要是特殊發泡劑和泡沫添加劑。特殊發泡劑是由各種表面活性劑經過特別調配制成, 它的水溶液被稱為A 型特殊發泡材料,主要用于粘性土及含水量較少的砂質土。泡沫添加劑是用礦漿為主要原料的高分子水溶液。如果將特殊發泡劑的比例

4、降低, 代之以泡沫添加劑, 那么所形成的水溶液稱之為B 型特殊發泡材料。一般來說, 由B 型特殊發泡材料制成的泡沫比用A 型特殊發泡材料制成的泡沫更穩定, 尤其是止水性能更佳。因此, B 型特殊發泡材料主要用于含水沙礫地質及地下水位較高的砂質土。212 泡沫材料的用量泡沫的注入量因土沙情況及泡沫特性的不同而異。泡沫的混合率Q 是泡沫注入的比率(注入的泡沫體積/ 被開挖土的體積) , Q 值常根據55CoM 用戶篇建筑機械化2005 (2)實驗結果及實際情況綜合考慮, 一般最低20 %。在需要防止附著的情況下, Q 需達到30 %。3 泡沫土的處理通常泡沫土的處理可用特殊滅泡材料, 它是特殊滅泡

5、劑的水溶液或者特殊滅泡劑與滅泡添加劑的水溶液。一般說來, 用A 型特殊發泡材料所制作成的泡沫其滅泡性較好, 含有泡沫的碴土運出時會自然滅泡, 因此可不使用特殊滅泡材料。與此相對, 由B 型特殊發泡材料制成的泡沫難以自然滅泡, 有必要使用特殊滅泡材料, 這樣含有泡沫的土就能較容易地恢復到原來的土質狀態。特殊滅泡材料的使用量原則上是添加在開挖土中的特殊發泡材料用量的10 %。4 泡沫系統的組成1) 發泡材料制作設備發泡材料的制作設備包括泡沫添加劑散布裝置、發泡材料溶解槽、儲存罐及發泡材料洞內輸送泵。它們既可以安裝在地面上, 也可安裝在洞內。在使用A 型特殊發泡材料的時候, 可不用泡沫添加劑散布裝置。2) 泡沫注入設備泡沫注入設備如圖1 所示。壓縮空氣和送至洞內的特殊發泡材料分別通過空壓機和發泡材料注入泵, 經泡沫控制裝置送出。由泡沫控制裝置進行流量控制的壓縮空氣和特殊發泡材料經過泡沫發生器生成齒狀泡沫, 注入到開挖面或土壓室內。注入泵、空壓機及泡沫控制裝置一般被組裝在盾構后配套拖車上, 泡沫發生器則位于盾壓機內或后配套拖車中。3) 泡沫控制裝置泡沫控制裝置是由流量計、壓力計、泡沫劑量控制閥、空氣流量控制閥、電腦等構成的, 使用時用電腦自動控制發泡材料和空氣流量, 以保持設定的泡沫混合率和膨脹