[發明專利]一種隧道施工用盾構機換刀施工方法

有效

• 申請號: 201010554969.5
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102052079A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 羅文亮;許建飛;赫學林;周斌
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種隧道施工用盾構機換刀施工方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、土倉置換填充：采用螺旋出土機(2)和與螺旋出土機(2)同步工作的注漿系統進行土倉置換填充，所述螺旋出土機(2)安裝在盾構機(6)內的土倉(1)側壁下部，所述注漿系統安裝在土倉(1)的側壁上部，且所述土倉(1)的側壁上對應設置有供螺旋出土機(2)和所述注漿系統安裝的出土口和注漿口(5)；且進行土倉置換填充時，通過螺旋出土機(2)將土倉(1)內部的所有泥土(3)由下至上逐漸從土倉(1)內排出，且在泥土(3)由下至上逐漸從土倉(1)內排出過程中，通過所述注漿系統由上至下同步對泥土(3)排出后的土倉(1)內部空腔進行填充，直至將土倉(1)內的所有泥土(3)全部替換為水泥砂漿(4)，則完成由上至下將土倉(1)內的泥土全部替換為水泥砂漿(4)的土倉置換填充過程；土倉置換填充過程中，對土倉(1)內部壓力進行實時監控，并將土倉(1)內部壓力控制在1.5bar～3.0bar之間；

步驟二、機內超前注漿：步驟一中土倉置換填充結束后，立即進行機內超前注漿過程；且進行機內超前注漿之前，先在盾構機(6)中部和/或上部所布設的所有超前地質探孔(7)中選取多個超前地質探孔(7)作為注漿孔，所選取的多個所述注漿孔沿圓周方向布設在盾構機(6)中上部的外側壁上；之后，再采用電動錘擊設備且自盾構機(6)內部由內至外將多根注漿管(8)分別通過多個所述注漿孔打進盾構機(6)上部的土體中，且所述注漿管(8)打進盾構機(6)上部土體中的深度為4m～6m；隨后，再采用注漿設備且通過打進盾構機(6)上部土體中的多根注漿管(8)，同步向盾構機(6)上部的土體內注入水泥漿直至不能再注入水泥漿為止，則完成機內超前注漿過程，待注入盾構機(6)上部土體內的水泥漿凝固后則完成對盾構機(6)上部土體進行整體加固的加固過程；且進行機內超前注漿過程中，將各注漿管(8)的注漿壓力均控制在0.3Mpa～0.4Mpa；

步驟三、清倉及同步換刀：待步驟一中注入土倉(1)內的水泥砂漿與步驟二中注入盾構機(6)上部土體內的水泥漿均凝固后，采用打鑿工具對凝固在土倉(1)內的水泥砂漿塊進行人工清理，且水泥砂漿塊清理過程中，同步對安裝在盾構機(6)上的更換；水泥砂漿塊清理過程中，一邊對凝固在土倉(1)內的水泥砂漿塊進行鑿除，一邊對鑿出的刀具進行更換，且每鑿出一把刀具，立即對所鑿出的該把刀具進行更換，直至將盾構機(6)上需更換的所有刀具都更換完為止，則完成盾構機(6)的換刀過程；且每更換完一把刀具，需采用紗布對更換后刀具周側的空隙進行封堵；

步驟四、盾構機脫困及恢復推進：按照常規盾構機脫困方法，對步驟三中完成換刀后的盾構機(6)進行脫困；且盾構機(6)脫困后，先采用增壓設備在土倉(1)內建立氣壓，并使得土倉(1)內所加氣壓能夠支撐掌子面的土體，之后按照常規盾構機推進方法，對土倉(1)內加壓后的盾構機(6)進行推進。

2.按照權利要求1所述的一種隧道施工用盾構機換刀施工方法，其特征在于：步驟一中所述的通過螺旋出土機(2)將土倉(1)內部的所有泥土(3)由下至上逐漸從土倉(1)內排出過程中，螺旋出土機(2)中螺旋的旋轉狀態為正向旋轉；且土倉置換填充過程完成后至步驟三中所述的清倉過程之前，每間隔2h～3h對螺旋出土機(2)的螺旋進行反向旋轉一次且每次反向旋轉的時間為40s～80s，以確保螺旋出土機(2)的螺旋不被水泥砂漿(4)的漿液固結。

3.按照權利要求1或2所述的一種隧道施工用盾構機換刀施工方法，其特征在于：步驟一中所述的水泥砂漿(4)由水泥、膨潤土、粉煤灰和細砂按照重量比為150±10∶120±8∶180±12∶660±40的比例均勻混合而成。

4.按照權利要求1或2所述的一種隧道施工用盾構機換刀施工方法，其特征在于：步驟一中對土倉(1)內部壓力進行實時監控時，根據盾構機(6)當前施工位置處掌子面的實際水土壓力大小，將土倉(1)的內部壓力在1.5bar～3.0bar范圍內進行相應調整。