盾构泡沫剂生态友好性能测试方法与评价指标探讨

盾构渣土因含有大量难以降解的化学泡沫剂逐步成为一种新型固体废弃物。为解决含泡沫剂的盾构渣土排放后容易造成生态环境破坏的问题,从盾构泡沫剂的原材料出发,优选来自天然动植物的原材料以及植物基改性原材料,通过正交试验方法进行配方优化,研制出一种生态友好型盾构泡沫剂(HS-Ⅰ型)。结合盾构施工现场渣土清运时对周边生态环境的影响,提出盾构泡沫剂的生态友好性能测试方法与参考评价指标,并根据所提出的方法进行HS-Ⅰ型盾构泡沫剂和传统化学泡沫剂的斑马鱼试验、室外试验田试验对比研究。结果表明,HS-Ⅰ型盾构泡沫剂对斑马鱼致死率仅为市场上传统化学泡沫剂的1/10~1/5,HS-Ⅰ型盾构泡沫剂对植物生长影响远低于传统化学泡沫剂。

盾尾密封油脂的抗水压密封性能评价标准研究

为解决目前国内外盾尾密封油脂抗水压密封测试标准不统一,不能定量测试油脂抗水压密封性等问题,研制出一种新型抗水压密封测试仪,并对国内外常见盾尾密封油脂进行抗水压密封性能测试。经分析,总结油脂抗水压密封机制,并定义水击穿压力测试指标,即实验室25℃下,使用1层网孔孔径为0.76 mm、丝径0.3 mm的金属钢丝网,300 g盾尾密封油脂被水击穿的最小压力。用水击穿压力可定量表征盾尾密封油脂抗水压密封性,进而提出抗水压密封测试标准。

耐高水压盾构用盾尾密封油脂及其性能表征

针对国内跨江越河等高水压(0.4~0.8 MPa)盾构施工所需盾尾密封油脂被进口产品垄断的难题,通过正交试验研究盾尾密封油脂各个配方组分之间的相互作用。结果表明:1)增稠流变剂的引入,提供了层间距为5~10 nm的片层结构,为基础油和聚异丁烯提供了进入空间,实现了增稠分散,提高了耐高水压盾尾密封油脂的剪切流变性,保证了稠度与泵送性的平衡;2)不同尺度的天然可降解纤维与配方中其他组分形成复合纤维增强阻水结构,使得耐高水压盾尾密封油脂的水击穿压力达7 MPa,是进口产品的1.75倍。在实现盾尾密封油脂稠度和泵送性适中的同时,大大提高了盾尾密封油脂的抗水压密封性,为我国跨江越河等高水压复杂地层盾构用高端盾尾密封油脂的进一步研发与转化打下坚实的基础。

盾尾密封油脂生态友好性能测试方法和评价指标探讨

随着城市轨道交通的迅猛发展,盾构掘进施工中所使用的盾构耗材可能对周边土壤、水环境造成的影响问题,已引起社会各界的广泛关注。通过优选来自天然植物基或动物基原材料,利用正交试验设计方法进行配方优化,研制了一种生态友好型盾构用盾尾密封油脂ANDR-P3型,探讨了盾尾密封油脂生态友好性能的测试方法和评价指标,并根据提出的测试方法做了不同品牌盾构用盾尾密封油脂的斑马鱼急性毒性试验、室外试验田实验的对比研究。结果表明,自主研发的生态友好型盾尾密封油脂ANDR-P3型对斑马鱼的致死率和对植物生长影响显著低于国内外同类型产品,其生态友好性能优势显著。

超亲水表面制备方法及其应用

特殊浸润性表面由于其独特的浸润行为在液体输送、涂料、防水、建筑和医用材料等领域都有着重要的应用。作为一种典型的特殊浸润性表面,超亲水表面(与水的接触角接近于0°)具有防雾和自清洁的功能,在工业生产和实际生活中具有广泛的应用。本文总结了近年来超亲水表面的制备方法以及与超亲水性密切相关的其他特殊浸润性表面的研究进展,包括超亲/超疏水可逆转变、超亲/超疏水图案化以及超亲-超疏梯度渐变浸润性等,最后对超亲水表面的潜在应用和发展趋势进行了展望。

盾尾密封油脂的研究现状与发展趋势

盾尾密封油脂作为盾尾密封系统主要的防水密封材料,不仅能保护盾尾密封结构,还能有效阻隔地下水和同步注浆浆液,保障盾构的顺利进行。本文从文献资料和专利角度系统阐述了国内外盾尾密封油脂的发展历程,总结产品专利技术、性能检测技术以及技术标准现状;并针对盾构隧道施工发展需求,提出建立行业标准的重要性,研制出宽温域、高性能、耐超高水压、生态友好型盾尾密封油脂是发展趋势,强调强化盾尾密封油脂基础研究的必要性。

土压平衡盾构用泡沫剂改良无水细砂层试验研究

针对盾构无水细砂层渣土改良这一难题,课题组进行大量试验并拟合出相应扭矩变化曲线,得到无水细砂层渣土改良相关参数。试验中课题组利用自制渣土改良扭矩测试仪对无水河砂试样进行扭矩变化研究,得出无水河砂改良效果最佳时泡沫发泡倍率和用量,以及河砂与泡沫用量之间存在的线性关系,并总结得出无水细砂层与泡沫剂用量参数。结果表明:发泡倍率为15~20的泡沫按河砂∶泡沫=10∶0.2(质量比)改良无水河砂试样效果最佳,其扭矩下降值高达36.4%,坍落度范围为14~16 cm,改良后的无水河砂流塑性良好。该结论可为今后土压平衡盾构施工中泡沫剂改良无水细砂层提供理论参考。

盾尾密封油脂与盾构机及施工地层的适应性研究

通过盾尾密封油脂在成都地铁6号线和10号线2期、穗莞深城际9标、郑州豫机线、长春地铁2号线BT1标以及广州地铁18号线和22号线等项目的使用,开展了盾尾密封油脂与盾构机、施工地层等匹配性的研究工作。结果表明,盾构掘进过程中,遇到富水砂卵石地层,或者盾尾钢丝刷被击穿时,推荐泵送性18~22 g/min、锥入度210~220、水冲流失量2%~3%的盾尾密封油脂;因盾尾间隙不均匀导致大的漏水漏浆情况,推荐泵送性25~30 g/min、锥入度220~230、水冲流失量2%~3%的盾尾密封油脂;过江过河等高水压地层,推荐泵送性20 g/min、锥入度200、水冲流失量0.8%的耐高水压盾尾密封油脂,另外建议油脂泵泵头压力12~16 MPa。

耐高水压盾构用盾尾密封油脂研发与应用技术

耐高水压盾构用盾尾密封油脂是保障盾构机跨江越河等复杂地质条件下隧道施工安全最重要的密封防水材料之一.20世纪80年代,日本率先研制盾尾密封油脂并应用于盾构机盾尾密封,随后法国和德国等陆续研制出同类产品,并在高水压盾构施工中占据垄断地位.我国自"十二五"规划开始,城市轨道交通建设进入高速发展期,截至到2021年年底,地铁开通总里程超过6600公里,并以每年增加近1000公里的速度快速增长,盾尾密封油脂年消耗量达20万吨.因此,研制出耐高水压盾构用盾尾密封油脂,打破进口产品在该领域的技术垄断,具有重大意义.