[發(fā)明專利]一種強(qiáng)透水土巖復(fù)合地層大直徑泥水盾構(gòu)綜合掘進(jìn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810348840.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108643922B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳健;張哲;王承震;李樹(shù)忱;王煥;王華偉;趙國(guó)棟;李占先;王德福;胡浩;李海振;孫旭濤;趙世森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵十四局集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/00
• 分類號(hào): E21D9/00;E21D9/08;E21D9/093
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 林秋蘭

本發(fā)明提供了一種強(qiáng)透水土巖復(fù)合地層大直徑泥水盾構(gòu)綜合掘進(jìn)方法，涉及盾構(gòu)施工領(lǐng)域，刀盤(pán)采用復(fù)合式常壓刀盤(pán)，刀盤(pán)上設(shè)置有刀位，刀位上安裝有可常壓更換的刀具，刀位包括刀具形式固定的Ⅰ類刀位和可實(shí)現(xiàn)常壓滾齒互換的Ⅱ類刀位，Ⅰ類刀位上安裝有固定刀具，Ⅱ類刀位上安裝有可互換刀具，可互換刀具的切削軌跡覆蓋刀盤(pán)；掘進(jìn)過(guò)程控制包括刀盤(pán)轉(zhuǎn)速控制、刀盤(pán)推力及扭矩控制、切口壓力控制、姿態(tài)控制，同步注漿施工參數(shù)控制；同步注漿施工采用具有抗水分散性的硬性單液漿。通過(guò)采用復(fù)合式常壓刀盤(pán)，將兩類刀具分別安裝在其上，兩類刀位覆蓋整個(gè)刀盤(pán)的切削軌跡，固定刀具切削土體，可互換刀具切削巖體，從而保證復(fù)合地質(zhì)的順利掘進(jìn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種強(qiáng)透水土巖復(fù)合地層大直徑泥水盾構(gòu)綜合掘進(jìn)方法，涉及盾構(gòu)施工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

泥水盾構(gòu)工法是一項(xiàng)十分成熟的隧道施工工法，由于其“環(huán)境擾動(dòng)小、施工效率高、地層適應(yīng)性好”的優(yōu)點(diǎn)，隨著我國(guó)地鐵建設(shè)事業(yè)的興起，越來(lái)越多的城市在地鐵修建中選擇該工法。然而由于巖土工程的區(qū)域性和獨(dú)特性，泥水盾構(gòu)在修建城市地鐵隧道過(guò)程中不可避免會(huì)遭遇一些特殊的工程地質(zhì)條件，目前來(lái)說(shuō)難度最大的就是上土下巖復(fù)合地層。

由于土體和巖體的物理力學(xué)性質(zhì)差異巨大，當(dāng)泥水盾構(gòu)開(kāi)挖面內(nèi)同時(shí)存在這兩種材料時(shí)，盾構(gòu)各系統(tǒng)工作情況和狀態(tài)變化非常劇烈，直接導(dǎo)致“刀盤(pán)刀具磨損嚴(yán)重、刀盤(pán)易結(jié)泥餅、掘進(jìn)速度慢、掘進(jìn)方向偏移”等諸多技術(shù)難題，如果上部土體滲透系數(shù)較高，還會(huì)發(fā)生“泥膜質(zhì)量差開(kāi)挖面不穩(wěn)定、帶壓進(jìn)倉(cāng)保壓困難”等問(wèn)題。

現(xiàn)有的復(fù)合地質(zhì)施工方法采用的多為土壓平衡盾構(gòu)，對(duì)于強(qiáng)透水上土下巖復(fù)合地層中泥水盾構(gòu)掘進(jìn)施工的相關(guān)控制技術(shù)還不夠完善。

同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于盾構(gòu)穿越區(qū)域附近建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的維穩(wěn)或地表沉降的控制，未考慮盾構(gòu)穿越的特殊地質(zhì)條件，為均質(zhì)地層的（相比較于復(fù)合地層而言）適用施工方法，且大部分專利研究對(duì)象為土壓平衡盾構(gòu)，對(duì)于本發(fā)明專利啟發(fā)意義不大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種強(qiáng)透水土巖復(fù)合地層大直徑泥水盾構(gòu)綜合掘進(jìn)方法，能夠提高大直徑泥水盾構(gòu)穿越強(qiáng)透水土巖復(fù)合地層掘進(jìn)施工效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種強(qiáng)透水土巖復(fù)合地層大直徑泥水盾構(gòu)綜合掘進(jìn)方法，包括盾構(gòu)掘進(jìn)方法和盾構(gòu)泥餅預(yù)防處理方法；所述盾構(gòu)掘進(jìn)方法包括掘進(jìn)前盾構(gòu)準(zhǔn)備和掘進(jìn)過(guò)程控制兩部分；所述掘進(jìn)前盾構(gòu)準(zhǔn)備包括刀盤(pán)選型和刀具配置，刀盤(pán)采用復(fù)合式常壓刀盤(pán)，所述刀盤(pán)上設(shè)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(shí)現(xiàn)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，所述可互換刀具的切削軌跡覆蓋刀盤(pán)；掘進(jìn)過(guò)程控制包括刀盤(pán)轉(zhuǎn)速控制、刀盤(pán)推力及扭矩控制、切口壓力控制、姿態(tài)控制，同步注漿施工參數(shù)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(rùn)土、粉煤灰、砂、保塑劑、減水劑和水，所述硬性單液漿的初凝時(shí)間為6～10小時(shí)，稠度為8～12cm，擴(kuò)展度為52～58cm，所述硬性單液漿的配比材料的強(qiáng)度與周邊地層相匹配。

對(duì)于強(qiáng)度較高的球狀風(fēng)化體巖體（即孤石），由于盾構(gòu)無(wú)法進(jìn)行有效切削，在盾構(gòu)掘進(jìn)前需要進(jìn)行爆破預(yù)處理：先對(duì)掘進(jìn)斷面內(nèi)的高強(qiáng)度巖體先進(jìn)行爆破，然后進(jìn)行注漿固結(jié)，確保加固后的破碎巖體能夠維持自身穩(wěn)定，以進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)切削。

本工藝中的爆破施工與常規(guī)爆破施工工藝基本相同，不同之處在于鉆孔放藥及起爆的位置均在地面或水面，每次爆破沿盾構(gòu)掘進(jìn)方向布設(shè)“兩短一長(zhǎng)”的三排炮孔，炮孔間距0.6～0.8m，孔位基本與盾構(gòu)開(kāi)挖邊界重合。

結(jié)合地質(zhì)勘查資料，如地質(zhì)斷面中存在破碎帶巖體，則對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)前方的破碎巖體進(jìn)行注漿預(yù)固結(jié)處理，保證盾構(gòu)穿越破碎巖體時(shí)能有效切削，其工藝與水上爆破預(yù)處理中的注漿加固相同，此處不再贅述。