[發明專利]黃土地層地鐵隧道土壓平衡盾構施工方法

有效

• 申請號: 201210286521.9
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102767377A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 范恒秀;卓普周;張新義;楊永強;梁西軍
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/04;E21D11/10;E21D11/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明涉及一種地鐵盾構施工方法，尤其是涉及一種黃土地層地鐵隧道土壓平衡盾構施工方法。

背景技術

盾構法是現代隧道施工的一種全機械化施工方法，其主要使用的機械設備為盾構機，分為土壓平衡盾構和泥水平衡盾構兩種類型，其中以土壓平衡盾構使用較多，盾構機在隧道掘進過程中通過刀具進行泥土切削和巖石破碎。土壓平衡盾構機是利用安裝在盾構最前面的全斷面切削刀盤，將正面土體切削下來進入刀盤后面的貯留密封艙（即土倉）內，并使艙內具有適當壓力與開挖面水土壓力平衡，以減少盾構推進對地層土體的擾動，從而控制地表沉降，在出土時由安裝在密封艙下部的螺旋運輸機向排土口連續的將土渣排出。螺旋運輸機是靠轉速控制來掌握出土量，出土量要密切配合刀盤切削速度，以保持密封艙內始終充滿泥土而又不致過于飽滿。這種盾構避免了局部氣壓盾構主要缺點，也省略了泥水加壓盾構投資較大的控制系統、泥水輸送系統和泥水處理等設備。

現如今，在陜西、山西等黃土地質條件下進行地鐵隧道盾構施工時，國內外無資料可查找、借鑒。實際進行黃土地層盾構隧道施工時，主要存在以下技術問題：1）黃土地層種類多，各類黃土性能差異較大，盾構機選型的適應性較難把握；2）在各類黃土中掘進模式的選擇、掘進參數的設定及添加材料的選擇、添加量的確定較難；3）盾構施工致使黃土地層變形的特點較難把握，尤其是濕陷性黃土在盾構施工工況下的反映及對地面沉降的變形規律及影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種黃土地層地鐵隧道土壓平衡盾構施工方法，其施工方法步驟簡單、操作簡易、施工速度快且施工質量高，對環境干擾小，施工安全性高，能有效保證黃土地層地鐵隧道的順利施工。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種黃土地層地鐵隧道土壓平衡盾構施工方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、盾構掘進施工：采用土壓平衡盾構機，由前至后對所施工地鐵隧道進行盾構掘進施工；盾構掘進施工過程中，嚴格控制盾構螺旋出土、盾尾密封以及同步注漿與二次注漿的施工質量；

盾構掘進施工過程中，掘進速度不大于10cm/min，所述土壓平衡盾構機在掘進中的推力不大于15000KN，且所述土壓平衡盾構機的土倉內部壓力維持在1bar～2bar；所述土壓平衡盾構機的刀盤為輻條面板型刀盤，刀盤開口率為40%～70%，且刀盤轉速不大于1.5rpm；

盾構掘進施工完成一環且將所述土壓平衡盾構機推進的同時，進行同步注漿，且所用同步注漿漿液由水泥、粉煤灰、細砂、膨潤土和水均勻混配而成；所述同步注漿漿液的水膠比為0.75～0.92，膠砂比為0.5±0.05，膨潤土與細砂的重量比為1∶18～1∶22，水泥與粉煤灰的重量比為1∶0.9～1∶3.1；同步注漿過程中，注漿壓力為0.2MPa～0.3MPa，且盾構掘進一環的注漿量不小于2.5m³，盾構管片環寬為1.5m；

同步注漿結束后進行二次注漿時，所用二次注漿漿液為由水泥漿和水玻璃組成的雙液漿；且二次注漿過程中，注漿壓力為0.3MPa～0.6MPa；

步驟二、盾構管片拼裝施工：步驟一中盾構掘進施工完成一環后，按照常規管片拼裝襯砌施工工藝進行盾構管片拼裝施工；不斷循環，直至完成所施工地鐵隧道的全部施工過程。

上述黃土地層地鐵隧道土壓平衡盾構施工方法，其特征是：步驟一中盾構掘進施工過程中，還需對所述土壓平衡盾構機各掘進位置所處地層的地質進行預先勘測，并根據地質勘測結果，對當前掘進位置處所述土壓平衡盾構機的正面土體進行改良；當勘測到當前掘進位置處所處地層為新黃土、老黃土或古土壤地層時，采用所述刀盤對正面土體進行全斷面切削過程中，采用注水方式對正面土體進行改良，且盾構掘進一環的注水量為4m³～6m³；當勘測到當前掘進位置處所處地層為砂層、夾砂層或粉質粘土地層時，采用注入Na基膨潤土漿液的方式對正面土體進行改良，且盾構掘進一環的注漿量為4m³～8m³；所述Na基膨潤土漿液由Na基膨潤土和水按照1∶10±1的質量比均勻配制而成。

上述黃土地層地鐵隧道土壓平衡盾構施工方法，其特征是：步驟一中進行同步注漿時，根據公式計算盾構掘進一環的注漿量Q，式中λ=1.5～2，D為所述土壓平衡盾構機的開挖直徑，d為盾構管片外徑，l為盾構管片環寬且其為1.5m；之后，結合計算得出的理論注漿量Q和注漿率c，換算得出盾構掘進一環的實際注漿量，其中實際注漿量=c×Q，c=120%～180%。