克泥效工法介紹及案例分析

克泥效工法介紹及案例分析第1頁/共35頁克泥效成分及功法簡介克泥效是由合成鈣基黏土礦物、纖維素衍生劑、膠體穩(wěn)定劑和分散劑構成。克泥效工法是將高濃度的泥水材料與塑強調(diào)整劑(即水玻璃)兩種液體分別以配管壓送到指定位置，再將此兩種液體以適當比例混合成高黏度塑性膠化體后，再通過徑向孔注入的一種新型功法。混合后的流動塑性膠化體不易受水稀釋，且其黏性也不隨時間而變化。2中天交通第2頁/共35頁克泥效3中天交通第3頁/共35頁克泥效A、B液狀態(tài)

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HERE)膠結后克泥效與水混和效果

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HERE)4中天交通第4頁/共35頁采用黏度計（高粘度用）VT-04黏度比較：西紅柿醬18dPas、蛋黃醬80dPas牙膏300dPas、發(fā)蠟450dPas克泥效工法黏土性的泥漿與水玻璃系的混合劑兩液混合后即刻產(chǎn)生塑性狀態(tài)的變化。雙液型注入材料不會硬化的可塑性黏土(可以進行軟硬調(diào)整)試驗項目測定值規(guī)格值凝結時間黏度(混合后)300

dPa.s300~500

dPa.s5中天交通第5頁/共35頁配比：克泥效：水玻璃＝20：1克泥效每立方米用量：400公斤使用量：每噸克泥效可拌合2.5立方米水玻璃波美比：Be40

比重：1.38-1.39克泥效工法6中天交通第6頁/共35頁變頻器控制盤流量計壓力表壓力傳感器克泥效泵浦水玻璃泵浦克泥效設備攪拌機及儲槽7中天交通第7頁/共35頁盾構掘進時沉降的情況分析

早期下陷(或隆起)開挖下陷(或隆起)通過時下陷(或隆起)盾尾間隙處下陷后續(xù)下陷8中天交通第8頁/共35頁第二、三階段沉降控制(1)嚴格控制切口水壓波動范圍；加強泥漿質量控制，確保掌子面穩(wěn)定。(2)合理設定推進速度，保證推進速度穩(wěn)定，開始推進和結束推進時，速度應逐漸提高或減小。(3)嚴格控制出土量，原則上按理論出土量出土，可適當欠挖，保持土體的密實。(4)同步監(jiān)測刀盤正上方及前方的地面沉降或隆起量，調(diào)整切口水壓及出土量去達到第二階段的零沉降，本標段的地面隆起的危害要大于地面下沉。(5)同步由盾構機的徑向孔向盾構機的盾體外注入克泥效，及時填充開挖直徑和盾體之間的空隙，注入率為120~130%之間，同時控制注入壓力和注入量；地面同步監(jiān)測地面的沉降，及時調(diào)整。(6)克泥效的注入點為11點鐘和1點鐘位置的徑向孔輪流注入。(7)地面沉降同步監(jiān)測為1到2小時一次，并做好沉降記錄。9中天交通第9頁/共35頁孔隙處注入克泥效10中天交通第10頁/共35頁減低推力的效果（OD

6500mm，曲線R=30M）洪積黏土層洪積砂層于洪積層中的效果顯著11中天交通第11頁/共35頁案例一：

中鐵四局沈陽地鐵10號線14標“井岡山1號”盾構機，首次采用克泥效工法順利下穿通過愛群小區(qū)高樓，確保百人居民樓房和百米臨街商鋪安然無恙

從1224米開始到1302米結束，通過專業(yè)的變頻器設備向盾體與地層的空隙注入特殊的高強度塑性材料克泥效，該材料具有永不凝固，有一定承載能力的特性，克泥效工法不會因材料凝固而卡主盾體，還能有效填充掘進產(chǎn)生的空隙，起到支撐上方土體結構穩(wěn)定。在盾構機中盾上方十一點和一點鐘方向一邊掘進一邊交替注入填充空隙；并在地面設置多處沉降和房屋位移觀測點。通過6天的克泥效工法施工有效的控制了“井岡山1號”盾構機通過愛群小區(qū)高樓時上方土體和結構的下沉量。12中天交通第12頁/共35頁案例二：克泥效常壓開倉案例13工程地質情況為上軟下硬地質，下部為巖盤，上部為黏土夾碎石地層，多有裂隙水，盾構機埋深22米。盾構機在掘進工程中突然發(fā)現(xiàn)螺旋機不出土，打開螺旋機的檢查口，發(fā)現(xiàn)螺旋機內(nèi)沒有渣土，且運轉正常，刀盤運轉也正常，扭矩只有不到300，往螺旋機中注入膨潤土轉動刀盤土壓上升到1.9pa后壓力不再上升，停止注入膨潤土后壓力迅速恢復到1.6pa，初步判斷是刀盤的主動攪拌棒斷了，隨即做準備開倉，當時的土壓是1.6pa，當人倉打開一條縫時發(fā)現(xiàn)水很大，無法進倉，工程情況簡介中天交通第13頁/共35頁由于螺旋機無法出土，渣土只能有人孔往外清理，只能做常壓開倉工法，正常的常壓開倉必須在盾構機的刀盤前方注雙液注漿以達到加固土質改良，然而在對地層做改良時，勢必造成雙液漿對盾構機的刀盤和盾體的固結，造成盾構機無法恢復掘進。經(jīng)專家進行評審后決定：在對盾構機前方進行注漿加固前，必須利用土倉的加泥孔和盾體的徑向孔注入克泥效并保壓，在刀盤掌子面前和盾體的四周形成一道有效的泥膜，保護好盾構機的刀盤和盾體。14中天交通第14頁/共35頁15第一次先從土倉人孔處注入克泥效，注入4小時候土倉壓力升高到2.5pa，停止注入1小時后，土倉壓力降到1.98pa。第二次注入克泥效，1小時后土壓升到2.32pa，改由盾構機的前盾徑向孔注入克泥效，每個徑向孔注入1立方米的克泥效，對盾體進行保護。第三次對土倉進行再次注入克泥效，是的土倉壓力升高到3.2pa時，盾構機刀盤前方1.5米處由地面垂直轉孔注入雙液漿，鉆孔成型5個，每一個孔注入雙液漿4立方米，鉆孔深度20米。24小時后土倉壓力恒定在3.12pa.2.1、建壓、建泥膜中天交通第15頁/共35頁162.2、泄壓第一次泄壓是打開土倉底部閘閥，土倉壓力由3.2pa降到2.8pa，清除部分克泥效和一些20cm左右的石塊，無水。第二次泄壓是打開人孔上部球閥，克泥效擠出，有很少量水（100L左右），之后再無水涌出。土倉壓力降到0.02pa。中天交通第16頁/共35頁172.3、開倉第一次開倉后清理出克泥效，并用水清洗土倉，有少量余水，經(jīng)由幾次開倉清理，共清理出渣土1千余袋，70~90cm石塊十余塊。檢查刀具，焊接攪拌棒中天交通第17頁/共35頁附：沉降數(shù)據(jù)檢測表18中天交通第18頁/共35頁未使用克泥效使用克泥效案例三、穿越古跡時，抑制地表沉降效果（OD12,000mm的盾構機。覆土深30M）19中天交通第19頁/共35頁

地盤變位施工條件挖掘面通過后在挖掘面到達1個挖掘面直徑前，盾構機上方1M處，可發(fā)現(xiàn)挖掘中隆起(0.3mm以內(nèi))，挖掘后回復原狀(0mm)的傾向。地表只有0.1mm以內(nèi)的變位總體來說，挖掘面通過后，雖有些許土壤擠壓的現(xiàn)象，但對地盤變位來說幾乎沒有影響。挖掘面土壓(上方)

靜止側壓+變動壓(0.26MPa+30kPa=0.29MPa)

[實際]0.32~0.33MPa機身通過中挖掘面通過以后，上方1m處可發(fā)現(xiàn)僅有1mm的隆起，地表0.4mm以內(nèi)的隆起之后盾尾通過時，上方1m處有0.4mm隆起，地表則回復到0.0mm通過中的下沉能夠有卓越的抑制，可想而知，中間充填材的注入有相當大的效果。外周充填材上土壓為大地壓(0.39MPa)注入位置在挖掘面后方4m處。注入量，2m3/Ring(參考值)[實際]大地壓大約于0.4MPa注入量=1.36~1.97m3/Ring(325R~328R抑制注入量)盾尾通過時盾尾通過時在330R掘進中并沒有顯著的變化。實際注入率為137~142%。壁后注漿壓=大地壓+差壓(0.39MPa+0.18MPa=0.57MPa)盾尾通過后在盾尾通過后的前期，雖然停機時發(fā)現(xiàn)有下沉的現(xiàn)象，掘進中并沒有顯著的變化。通過一個挖掘面直徑的地點時，地表有0.9mm的下沉量。

使用克泥效后的分析20中天交通第20頁/共35頁中天交通案例四、穿越臺灣桃園機場跑道，地表沉降圖表(OD6,240mm。覆土深25M、卵礫石層，水位GL:-8M）未使用克泥效使用克泥效未使用克泥效使用克泥效21第21頁/共35頁

地盤變位施工條件挖掘面通過后在未使用克泥效前，地表的沉降量約在1.0mm-1.2mm之間，但開始注入克泥效後，地表所測得的沉降值僅有0.24mm-0.26mm挖掘面土壓(上方)

靜止側壓+變動壓(0.21MPa+30kPa=0.24MPa)

[速度]15mm/min-20mm/min機身通過時機身通過時，中心點的沉降值與挖掘面測得的沉降值差異不大，并有些微的隆起，表示地表中土壤的穩(wěn)定性很好。外周充填材上土壓為大地壓(0.21MPa)注入位置在機身中央處。注入量，0.6m3/Ring(參考值)盾尾通過后盾尾通過后由地面實際測得的沉降值，無太大差異性，在60R-70R間，明顯的測得變位量小了許多。壁后注漿實際注入率為127~135%。壁后注漿壓=大地壓+差壓(0.21MPa+0.3MPa=0.24MPa)使用克泥效后的分析22中天交通第22頁/共35頁克泥效其他應用介紹附錄23中天交通第23頁/共35頁洞門圈內(nèi)填充克泥效泥土壓式盾構機于土倉內(nèi)填充克泥效（這是讓始發(fā)的同時產(chǎn)生土壓）1、盾構機始發(fā)24中天交通第24頁/共35頁①隔艙注入口注入克泥效②一邊確認泥土壓的情況下

從螺旋機排土③切刃盤邊旋轉邊攪拌土砂①旁路運轉（ＭＶ３開）②送泥閥（ＭＶ１）開③掘削面水壓安定確認④克泥效注入（下方注入）（注入的泥水漿會從泥水管路回流）2、盾構機長期停止時的土壓保持在土壓平衡盾構工法中，保持挖掘面土壓是非常重要的。盾構機的掘削一旦停止，土壓平衡工法中的土壓保持就無法像泥水加壓工法般容易。此時，會考慮使土倉土壓跟加泥泵來進行連動以保持所需的正常泥土壓。在軟弱地盤，加泥材料會有超量注入發(fā)生的可能性，這是由于挖掘面的前方的土質松軟所造成的。此時，為了達到土倉內(nèi)的土砂改良以及改善挖掘面前面松軟土質的目的，可將克泥效注入土倉內(nèi)，并啟動切削刀頭回轉，進行土砂攪拌，這將能夠有效地實現(xiàn)土壓的保持。

有的施工現(xiàn)場在盾構掘削停工之前，會自靠近螺旋機位置的注入口處或土倉的注入口處注入克泥效，這樣做除了可以讓土倉內(nèi)部獲得完全的填充外，也能確保再掘削時施工的順利進行。注入克泥效的原因在于：當盾構處于停工階段，螺旋機閘門處會出現(xiàn)少量漏水，土砂會逐漸沉淀后推積在土倉的下半部，一旦遇到挖掘面的崩壞或再度挖掘時，會造成切削刀或螺旋機的扭矩過負荷的。若使用克泥效進行填充，將能很好地提升施工性。25中天交通第25頁/共35頁3、盾構機姿勢控制

在軟弱地層或由于盾構機的長度或重量不平衡而導致栽頭向下，在此情形下，若是勉強揚起機頭角度的話反而會導致地盤下沉更大。在通常情況下，盾構機會根據(jù)所選定的千斤頂來控制姿勢并進行掘削?？墒?，有時因周邊地盤松軟或盾構機機器自重的關系，使得盾構機頭部發(fā)生叩頭的狀況，遇到這種情況，即使操作千斤頂或使用鉸接裝置，控制也相當困難。此時，可用高黏性的克泥效從盾構機下方注入的同時用下半部千斤頂進行掘削，當盾構機約作半環(huán)長度的掘削時，姿勢就能調(diào)整回來。26中天交通第26頁/共35頁4、盾構機出洞掘進時的止水出洞洞口CJG土體改良克泥效在到達前方的加固區(qū)前，盾構機在進入之前，一邊向四周注入克泥效一邊挖掘。①②③用克泥效填充因外周刀頭挖掘而造成的盾構機外周空隙，從而提高止水性。盾構機的出洞是極其慎重的工程?？四嘈ё鳛闈櫥牧鲜苟軜嫏C可以在不松動周邊地層的情況下推出。盾構機后方的注漿注入是很重要的工作項目。挖掘中需要同時注入?？四嘈ё{27中天交通第27頁/共35頁5、盾構機空洞填充及防止噴涌水量過多時添加可以防止噴涌克泥效空洞過大時添加可以防止下陷克泥效

土壓平衡盾構的工事中，在沉泥、黏土成份含量極少的砂礫層中經(jīng)常會發(fā)生噴涌現(xiàn)象。為了應對這樣的情形，施工中添加高濃度、高黏性的加泥材是非常必要的。但普通的高黏度的加泥材料很難被攪拌，也很難被運送較長的距離，所以實際上很難得到有效利用。此時克泥效做為有助于長距離運送并只在徑向孔注入前才混合的高黏度加泥材料，在任何情況下都能使用，從而克服噴涌狀況。28中天交通第28頁/共35頁6、克泥效協(xié)助換刀的應用1.隧道內(nèi)措施1)通過盾構機徑向孔注入克泥效+水玻璃，對盾構機殼體周圍進行保護，防止加固過程中漿液固結盾體；2)向土倉內(nèi)注入克泥效，在刀盤周圍建立泥膜；3)對盾尾后方的10環(huán)管片進行二次雙液注漿，形成止水環(huán)箍，阻止隧道后方水流通道2.地面措施1