[發明專利]一種強透水土巖復合地層大直徑泥水盾構綜合掘進方法

有效

• 申請號: 201810348840.5
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108643922B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 陳健;張哲;王承震;李樹忱;王煥;王華偉;趙國棟;李占先;王德福;胡浩;李海振;孫旭濤;趙世森
• 申請（專利權）人: 中鐵十四局集團有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/08;E21D9/093
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 林秋蘭

1.一種強透水土巖復合地層大直徑泥水盾構綜合掘進方法，其特征在于：包括盾構掘進方法和盾構泥餅預防處理方法；所述盾構掘進方法包括掘進前盾構準備和掘進過程控制兩部分；所述掘進前盾構準備包括刀盤選型和刀具配置，刀盤采用復合式常壓刀盤，所述刀盤上設置有刀位，所述刀位上安裝有可常壓更換的刀具，所述刀位包括刀具形式固定的Ⅰ類刀位和可實現常壓滾齒互換的Ⅱ類刀位，所述Ⅰ類刀位上安裝有固定刀具，所述Ⅱ類刀位上安裝有可互換刀具，所述刀具的切削軌跡覆蓋刀盤；掘進過程控制包括刀盤轉速控制、刀盤推力及扭矩控制、切口壓力控制、姿態控制，同步注漿施工參數控制；所述同步注漿施工采用具有抗水分散性的硬性單液漿；所述硬性單液漿的制成材料主要包括水泥、膨潤土、粉煤灰、砂、保塑劑、減水劑和水，所述硬性單液漿的初凝時間為6～10小時，稠度為8～12cm，擴展度為52～58cm，所述硬性單液漿的配比材料的強度與周邊地層相匹配；

在開挖面和盾尾之間具有空隙，該空隙在管片脫出盾尾未進行管片壁后注漿前為一錐度空間；在盾構推進過程中，以120～130％的注入率，通過盾體預留的上部徑向孔從盾殼外側徑向朝刀盤超挖部分在盾體與盾尾間的空隙內注入惰性填充材料，同時監測地表沉降，控制惰性填充材料的施工參數，所述惰性填充材料為地層穩定控制劑粉末與水玻璃20:1比例混合制成。

2.如權利要求1所述的強透水土巖復合地層大直徑泥水盾構綜合掘進方法，其特征在于：對球狀風化體巖體進行爆破時，鉆孔放藥及起爆的位置均在地面或水面，每次爆破沿盾構掘進方向布設“兩短一長”的三排炮孔，炮孔間距0.6～0.8m，孔位基本與盾構開挖邊界重合。

3.如權利要求1所述的強透水土巖復合地層大直徑泥水盾構綜合掘進方法，其特征在于：當地質斷面中存在破碎帶巖體，對盾構掘進前方的破碎巖體進行注漿預固結處理。

4.如權利要求1所述的強透水土巖復合地層大直徑泥水盾構綜合掘進方法，其特征在于：所述刀具配置采用貝殼型先行刀和刮刀搭配的刀具體系，所述刀盤的內部為中空結構，所述Ⅰ類刀位設置在刀盤中間部位，所述Ⅱ類刀位設置在刀盤外圈，所述可互換刀具的刀高大于固定刀具。

5.如權利要求4所述的強透水土巖復合地層大直徑泥水盾構綜合掘進方法，其特征在于：所述刀具可進行常壓更換，常壓更換刀具的步驟主要包括：①伸縮油缸裝入；②換刀輔助工具固定；③伸縮油缸吊耳固定；④松開刀筒螺栓將刀筒抽回；⑤邊沖刷邊關閉閘板；⑥刀筒卸下并取下刀頭；⑦檢查更換新刀或裝回舊刀。

6.如權利要求1所述的強透水土巖復合地層大直徑泥水盾構綜合掘進方法，其特征在于：

所述盾構泥餅預防處理方法包括盾構泥餅預防方法和盾構泥餅處理方法；

所述盾構泥餅預防方法包括，在刀盤中心安裝中心沖刷刀和刀筒，所述中心沖刷刀上設置有沖刷噴口，所述沖刷噴口與泥漿通道連通，所述刀筒與P_0.1泵連接，泥漿的壓力由P_0.1泵進行控制；

所述盾構泥餅預防方法與盾構掘進同步實施；

在盾構正常掘進過程中，實時監測掘進參數及刀盤溫度的變化情況，當掘進參數出現異常情況時，首先往泥漿中加注泥餅分散劑，并進一步分析相關參數的變化情況：

若參數穩定，則可繼續掘進并在適當情形下恢復正常掘進；

若刀盤溫度監測系統監測的溫度持續升高，掘進參數持續變化，確定刀盤中心體處已經生成泥餅后，盾構停機進行泥餅清理。

7.如權利要求6所述的強透水土巖復合地層大直徑泥水盾構綜合掘進方法，其特征在于：所述盾構泥餅處理方法包括：

盾構停止掘進，在開挖面泥水壓力保持恒定的情況下，選擇一把中心沖刷刀更換為自旋轉切割水刀，自旋轉切割水刀與高壓泵組連通，高壓泵組為自旋轉切割水刀提供高壓水對中心沖刷刀處的泥餅進行切割清理，清理完畢后依次清理其他刀具附近的泥餅，直至中心泥餅清理完畢，恢復盾構推進。