¿Aplicación de espuma en la construcción de escudos EPB?

La máquina de protección EPB es generalmente adecuada para capas de suelo viscosas con un ángulo de fricción interno pequeño, un coeficiente de permeabilidad inferior a 10-6 m/s y un flujo plástico fácil. En las capas de arena y grava, para estratos con tamaños de partículas más grandes, la fricción del suelo es grande, la permeabilidad al agua es alta y la fluidez de corte del suelo es pobre. Es difícil mantener la estabilidad de la superficie de excavación en este tipo de capa de suelo. Para solucionar el flujo plástico de arena y tierra, se puede inyectar espuma en el contenedor de tierra excavada y agitarla bien para cambiar la composición del suelo, asegurando así la fluidez del suelo, reduciendo la permeabilidad al agua del suelo y manteniendo la estabilidad de la superficie de excavación. Al mismo tiempo, agregar espuma también puede reducir la fricción entre el cabezal de corte y el suelo, reducir el torque, reducir la adhesión de las conchas a la arcilla en el cabezal de corte y facilitar la excavación del mecanismo de descarga del suelo.

La potencia de accionamiento necesaria se puede reducir.

La mayoría de los túneles del metro urbano necesitan pasar a través de diferentes estratos. Puede haber algunos estratos en una línea que no sean adecuados para la construcción del escudo EPB, lo que limita el ámbito de aplicación del escudo EPB. Sin embargo, si se utiliza una protección general entre lodo y agua, el costo es relativamente alto y se requiere un sitio grande para instalar un sistema de circulación de tratamiento de lodo y agua. En la actualidad, el espacio disponible para la construcción del metro urbano es cada vez menor. Por lo tanto, para ampliar el alcance de aplicación de la máquina de protección EPB y adaptarla a los cambios en diferentes estratos, se puede utilizar el método de llenado del sistema de espuma para lograr este propósito, aprovechando así al máximo las ventajas de la máquina de protección EPB. Bajo costo, fácil control y operación. Después de agregar espuma, el coeficiente de permeabilidad del suelo cambia, lo que amplía el coeficiente de permeabilidad del suelo y el rango de tamaño de partículas aplicable a la máquina de protección EPB.

2 Principio de formación de espuma y flujo del proceso

2.1 Principio de formación de espuma

El sistema de espuma consta de un generador de espuma, un compresor de aire, un tanque de almacenamiento y varios compuestos de bomba de tubería. . Después de mezclar el agente espumante, el polímero y el agua, se utiliza aire comprimido para expandir el líquido y producir espuma, que se inyecta en la cámara a través de las cuatro personas en el cabezal de corte. El proceso del sistema de espuma se muestra en la Figura 2 a continuación.

2.2 Proceso de fabricación de la espuma

El proceso de fabricación de la espuma se muestra en la Figura 3.

2.3 Tasa de expansión de la espuma y relación de inyección

(1) Tasa de expansión de la espuma (FER). FER = (caudal de líquido 1/mm): (caudal de aire 1/mm) cuanto mayor sea el FER, más fina o húmeda será la espuma, y ​​el valor generalmente está entre 1:6 y 1:15.

(2) Relación de inyección de espuma. FIR = (tasa de llenado de espuma) / (tasa de excavación del suelo) x 100% - el valor promedio está entre 40% y 100%;

La dosificación del agente espumante, FER y FIR son tres parámetros importantes del sistema de espuma.

3 Aplicación de ingeniería

La longitud total del túnel protector en la sección Huaqiang Road-Gangxia del proyecto de la Fase I del Metro de Shenzhen es de 3471,6 m. El diámetro exterior del revestimiento del túnel es. 6 my el diámetro interior es de 5,4 m. Fue adoptada por la empresa alemana Herrick. La máquina de protección de equilibrio de presión de tierra diseñada y fabricada tiene un diámetro de cabezal de corte de 6,28 m. El túnel debe pasar a través de granito fuertemente erosionado del período Yanshan. granito, suelo arcilloso con grava, suelo arcilloso arenoso, capa de arena rica en agua y capa de brecha. Las condiciones geológicas erosionadas que deben cruzarse en algunas áreas son extremadamente complejas, y los estratos en cada sección son desigualmente blandos y duros, y son. Los parámetros de construcción deben ajustarse constantemente durante el proceso de construcción, especialmente el uso de espuma es más complejo y cambiante.

En cimientos de suelo arenoso y de grava, debido al gran ángulo de fricción interna, es difícil obtener un buen flujo. Al mismo tiempo, el coeficiente de permeabilidad es grande, la propiedad de retención de agua es deficiente y. la presión no se puede transmitir bien a la superficie de trabajo. Durante el proceso de avance, es obvio que el control de dirección no es bueno, el par del cabezal de corte es grande y la velocidad de avance es lenta. Al inyectar espuma en la superficie de la excavación, el suelo excavado puede obtener buena fluidez y propiedades de retención de agua, mantener la estabilidad de la superficie de la excavación y reducir significativamente el torque. En la capa de suelo pegajoso, debido a su pequeño ángulo de fricción interna y fácil flujo, la espuma solo actúa como un activador para evitar que el suelo se adhiera a la pared interna de la herramienta y al contenedor de suelo, reduciendo el desgaste de la herramienta y aumentando la velocidad de excavación. .

Durante el proceso de construcción, contamos la cantidad de espuma inyectada en diferentes estratos y los cambios en el torque antes y después de la inyección de espuma, como se muestra en la Tabla 1 a continuación.

Como se puede ver en la tabla, el uso de espuma reduce en gran medida el par del cabezal de corte, con un par promedio reducido en un 12%, y el efecto de reducción del par de la espuma es más evidente en arena que en arcilla. La espuma tiene las siguientes ventajas:

(1) Debido al efecto lubricante de las burbujas, se reduce el ángulo de fricción interna de la base y se mejora la fluidez del suelo excavado y la arena, reduciendo así la par del cabezal de corte y mejora del escudo. Los parámetros operativos de la máquina de escudo

(2) Reducir la permeabilidad de la arena, de modo que todo el suelo de la excavación pueda transmitir la fuerza de manera uniforme y el cambio de presión en el. la cara de trabajo es pequeña, lo que favorece el ajuste de la presión de la cámara del suelo y garantiza que la máquina protectora Postura de excavación para controlar el asentamiento de la superficie;

(3) Reducir la viscosidad de la arcilla para que no se adhiera a la máquina protectora y cabezal de corte, que es beneficioso para la excavación del mecanismo de excavación;

(4) La espuma no es tóxica y puede descomponerse y desaparecer por sí sola después de 2 horas, sin contaminar el medio ambiente del suelo.

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