[發明專利]一種富水輝綠巖與板巖不規律互侵巖盾構用渣土改良方法

在審

• 申請號: 201510320981.2
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN105041326A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 周劉剛;楊凱;惲軍;武福美;朱偉;王良;王東清
• 申請（專利權）人: 北京城建設計發展集團股份有限公司;北京城建集團有限責任公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及盾構渣土改良技術領域，特別是涉及一種富水輝綠巖與板巖不規律互侵巖盾構用渣土改良方法。

背景技術

渣土改良是指為了使盾構刀盤切削形成的渣土具有良好的流塑性、合適的稠度、較低的透水性和較小的摩阻力，通過盾構專用的添加裝置向刀盤前方、土倉及螺旋輸送機內注入添加劑，利用刀盤的旋轉攪拌、土倉攪拌裝置攪拌及螺旋輸送機旋轉攪拌，使添加劑與渣土充分混合，以達到改善渣土性狀，利于土壓平衡盾構掘進控制的作用。

渣土改良的主要目的：

(1)使渣土具有良好的流塑性，利于土壓平衡效果的實現，利于控制土壓、穩定開挖面，控制地層沉降；

(2)使渣土具有良好的止水性，利于減低渣土的透水性，減少地層水土流失，降低渣土離析或螺旋機噴涌現象。

(3)使渣土具有良好的流動性、和易性和可排性，利于螺旋輸送機排渣，減少渣土沉積固結，減少泥餅的形成。

(4)使渣土具有較低的摩租力和粘著力，利于有效降低刀盤和螺旋輸送機扭矩，降低對刀具和螺旋的磨損，改善盾構掘進參數，提高掘進效率。

盾構隧道開挖范圍及拱頂上覆地層、基底下伏地層為富水板巖與輝綠巖交互侵入的復合巖層，在地層豎向斷面和沿隧道縱向地層分布上，巖層整體性和均勻性差，輝綠巖侵入不規律，中風化輝綠巖飽和單軸抗壓強度140MPa，富含石英巖脈及金屬礦物，屬于極硬巖，巖石強度高，掘進困難，刀具極易磨損；板巖為強、中風化，飽和單軸抗壓強度小于30MPa，為較軟巖。

因此開挖地層呈現軟硬巖交互侵入的復合地層狀態，軟硬分布不均，硬巖侵入不規律，可開挖級別和開挖性狀無規律，不均一，巖層破碎，不同巖性界面和不同風化程度統一巖層界面之間裂隙非常發育，同一刀盤切削斷面，巖體強度不均，掌子面不平整，呈軟弱互層的特殊復合地層。開挖面巖層破碎，節理明顯，穩定性差，易坍塌或形成脫空區，

地層全程富水，尤其是兩地層交互地帶，巖石侵入極不規律，地層破碎，整體性差，為透水帶，良好的裂隙通透性，使地下水補給迅速，瞬時出水量大，開挖面巖層裂隙間股狀持續明流眾多，巖層裂隙發育，透水性好；補給充沛，補給速度快，有承壓性，為強富水地層。盾構機敞開掘進模式下，停機期間，艙內水壓上升快，表現出高承壓性。螺旋輸送機噴涌嚴重，螺旋出土口石渣噴灑沉積嚴重，管片拼裝區積水積渣量大，每環掘進時間內，人工抽排和清理工作量大，單環工作時間長，推進速度和施工效率極低。

富水板巖與輝綠巖不規律互侵復合地層的不良作用為：巖體非常破碎，掌子面不平整，刀具受力不均，刀差匹配適應性差，刀盤、刀具和螺旋葉片沖擊和摩擦作用大，異常磨損嚴重，開倉換刀頻繁，刀具消耗量大。巖層裂隙發育，相互交錯分布，板巖遇水易軟化崩解，使得開挖面和刀盤上方出現崩塌區、脫空區及涌水通道，地面沉降控制難度大，易坍塌，易突涌，安全風險大。巖層界面風化節理非常明顯，裂隙水呈股狀外流，帶承壓性，補給迅速，螺旋噴涌嚴重，易發生突涌，為強富水地層。軟硬巖交互分布，且硬巖強度高，開挖掘進困難，掘進速度慢，加上噴涌嚴重，積水積渣量大，耗時耗工，掘進效率低。開倉查刀、換刀的頻率大，嚴重時每環開倉；因全程富水，噴涌嚴重，開倉及開倉換刀難度大，開倉查刀和換刀的時間長；刀具異常磨損嚴重，刀盤牛扭矩高，推力高，刀盤易陷困，無法啟動，出現被迫停機處理的施工風險。地層均一性差，交互性狀明顯，盾構開挖掘進參數和掘進姿態控制困難。

因此希望有一種富水輝綠巖與板巖不規律互侵巖盾構用渣土改良方法來克服或至少減輕上述的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種富水輝綠巖與板巖不規律互侵巖盾構用渣土改良方法來克服現有技術中存在的上述問題。

為實現上述目的，本發明提供一種富水輝綠巖與板巖不規律互侵巖盾構用渣土改良方法，通過刀盤面板加注通道和盾構刀盤前方各輻臂上的孔位，采用聚合物加注系統向渣土加注高摻量高分子聚合物，與此同時通過土倉內的加注通道和孔位，采用泡沫拌合發生系統向渣土加注中濃度泡沫進行復合加注。

優選地，所述高摻量高分子聚合物采用水溶性的聚丙烯酰胺類顆粒。

優選地，所述中濃度泡沫的添加劑由表面活性劑、穩定劑、強化劑和滲透劑復配而成，且載體為水。

優選地，所述刀盤面板加注通道的數量是2路或3路。

優選地，所述土倉內的加注通道數量是2路。

優選地，當富水輝綠巖與板巖不規律互侵巖為強富水輝綠巖地層時，可輔助選擇在螺旋機內采用聚合物加注系統向渣土加注高摻量高分子聚合物。