[發明專利]盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法

有效

• 申請號: 201610141514.8
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105736004B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 竺維彬;鐘長平;米晉生;黃威然;陳和;李世佳;楊明先;邱小佩
• 申請（專利權）人: 廣州軌道交通建設監理有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 黃浩威

技術領域

本發明屬于隧道工程技術領域，涉及一種土壓平衡盾構機(簡稱土壓盾構機)使用衡盾泥氣壓進倉作業進行保壓護壁的施工方法。

背景內容

土壓盾構法是城市隧道施工的主流工法，盾構施工中依靠刀具切削巖石和土體，因此需要施工人員進入土倉更換磨損的刀具。因地面見建筑物和地層自穩性差等因素，往往需要帶壓進倉作業，氣壓進倉原理是：利用空氣壓縮機產生的壓縮空氣注入土倉代替土壓，在土艙內建立合理的氣壓來平衡刀盤前方水、土壓力，達到穩定掌子面和防止地下水滲入。施工人員在氣壓條件下進入土倉，進行檢查、維修保養和刀具更換等作業。氣壓作業的基本條件是周邊地層具備氣密性條件——滲透系數不能過大。氣壓作業的缺點是無法采用常規的動火作業。其主要分為兩類：

1、直接帶壓進倉作業；該方法主要針對土體穩定性相對較低、土體透水性相對較小。其主要控制方法是：氣壓保壓過程中，根據氣體泄露量，即空壓機的加載、卸載時間來判斷，若空壓機加載時間超過其待機時間的10％，則認為保壓不成功。

2、泥膜帶壓進倉作業：在松軟及土層穩定性差、水位較高，滲透性較差的地層中，直接使用氣壓進倉無法進行保壓的情況下，使用膨潤土泥膜進行護壁保壓，通過分級加壓的方法將膨潤土泥漿滲透進入松軟地層中，并在掌子面直接形成一道泥膜，利用泥膜來隔離泄水、泄氣通道。起到護壁保壓效果。

該方法優點在于保壓能夠應對地質條件較差的環境，保壓效果強于直接氣壓作業。缺點：1、泥膜制作的粘度分級難以控制，準備條件復雜；膨潤土膨化時間較長，且需要大體積的存儲設備，準備時間長。2、壓注膨潤土泥漿在開挖斷面形成有效隔水泥膜，但泥膜長期暴露在空氣中容易干裂失效。

當然，還有一種工藝，即回填土倉作業：對于既無法地面加固，也無法實施氣壓進倉，如地層裂隙發育、地下水含量豐富、滲透系數大的地層，該方法主要是在注漿包裹的措施后，向土倉內部壓注低、中、高強度的水泥膨潤土砂漿漿液，使土倉內膨潤土漿液形成有強度的固結體。優點是：采用水泥砂漿作為土倉填充體支護泥膜，泥膜始終保持濕潤特性，從而保證了隔水性能。水泥砂漿填充體的支護穩定性遠遠高于氣體。缺點是：1、材料同樣需要稠度分級，準備時間較長；2、如操作不當，極易造成刀盤及盾構機體固結；3、材料回填后，需要重新開挖，增加開倉作業工作量。

對于地質條件更差的環境，如全斷面砂層、層裂隙發育、斷裂帶，江底貫通地層等，既想滿足氣壓進倉作業傳統的泥膜護壁工法很難達到保壓效果，又避免水泥漿固結盾構機體，還能簡化泥漿制作稠度分級及縮短膨化時間。需要一種新型的衡盾泥材料及保壓護壁工藝。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種新型的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，無需進行地面加固，且采用了新型的衡盾泥，突破了盾構在建構(筑)物下方、形成水力聯系的江底、富水斷裂帶、松散地層中開倉作業的困難，突破了盾構在特殊不穩定地層下進倉作業的困難。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，包括如下步驟：

S1衡盾泥準備：以粘土漿體作為A液、塑化劑作為B液，將A液和B液混合反應得到衡盾泥；

S2盾構機停止掘進后，在盾構管片外側壓注步驟S1得到的衡盾泥形成止水環；

S3盾構機機體外側壓注步驟S1得到的衡盾泥；

S4用步驟S1得到的衡盾泥置換土倉內渣土；

S5置換完成后，盾構機后退，衡盾泥填充在盾構機刀盤與掌子面之間間隙形成厚度與后退距離相當的泥墻；

S6通過注入衡盾泥，在土倉內分級加壓至開倉工作壓力的1.3-1.5倍為止；

S7氣體置換：停止衡盾泥注入，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換，逐步將土倉內壓力降至開倉作業壓力±0.01MPa。

需要說明的是，步驟S1中，A液由粘土干粉與自來水以質量比1:1.5-1:2混合而成，采用轉數大于100r/min的立式攪拌筒進行配制，攪拌時間10-20min，使之塑化粘度達到180-250dpa.s即可，攪拌完成后，無需靜止膨化；

B液由塑化劑與自來水以質量比1：1混合而成；

A液與B液以質量比9：1-13：1在注入前混合得到衡盾泥，混合時充分攪拌，并保證混合均勻，攪拌時間為5-10min；攪拌結束時，測量其塑化粘度可達到350-400dpa.s即可。