盾构推进时开挖面的稳定对控制沉降起着决定性作用,因此要求作为开挖面支撑介质的土砂具有良好的塑性变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小等特点,但是一般土壤不能完全满足这些特性,为此需要对开挖面土体进行改良。目前土体改良技术主要是在土体内加入膨润土、泡沫等添加剂来改善土体的性能,但是该技术对于超大直径、工程环境敏感的上海外滩通道工程是否适应值得探讨。为此,以上海外滩通道工程为背景,通过室内试验、模拟试验和现场试验研究了土体改良技术对超大直径土压平衡盾构隧道的适应性问题;通过室内试验验证了泡沫和膨润土对上海典型土体的改良效果;根据模拟推进试验结果确定了添加剂加量、发泡率等参数;最后通过现场试验探讨了改良效果。通过在超大直径土压平衡盾构施工中对土体进行改良,有效地保持了开挖面的稳定,减少了盾构推力与扭矩,刀盘磨损和机械负荷也都得到了很好的改善,盾构在土体改良后出土流畅、推进匀速,从而验证了土体改良技术对超大直径盾构隧道的适用性。
通过外滩通道工程准14.27 m超大直径土压平衡盾构渣土运输特点和难点的分析,介绍了由水平运输和垂直运输两大部分组成的立体出土运输系统。水平运输为同步延伸带式运输机(皮带机),当盾构推进时,机座同步延伸,每延伸2 m胶带悬空段加装快速装拆支架和托辊,该结构满足了皮带机对隧道走向竖曲线与平曲线的适应性。垂直运输采用行车抓斗,通过开孔抓取集土坑处泥土。整个系统平均月推进超过240 m,而且安全、可靠性好。
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