[發明專利]一種超前鉆孔控制盾構機姿態漂移的施工方法

有效

• 申請號: 201811230903.3
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109519184B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 周雙禧;孟慶軍;李雪;康洪信;張盧學;高波
• 申請（專利權）人: 中鐵建大橋工程局集團第二工程有限公司;西南石油大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 韓洋;龐啟成

本發明公開了一種超前鉆孔控制盾構機姿態漂移的施工方法，包括以下步驟：在中盾殼體上預設超前鉆孔位置，在預設孔位處朝盾構前方斜向地層進行超前鉆孔并取出土體，使盾構刀盤下方形成多個空洞，對鉆桿前方空洞進行高壓水沖洗后注入泥巖分散劑，使盾構前盾下部的泥巖軟化，盾構機依靠自重下沉。本方法通過在中盾殼體下部預設開口，當盾構機出現上浮時，通過開口朝盾構前方斜向地層進行超前鉆孔并取出土體，使盾構刀盤下方形成多個鉆孔取土后的空洞，經高壓水沖洗空洞后注入泥巖分散劑，使盾構前盾下部的泥巖軟化，盾構機則會依靠自重局部下沉，以達到抑制上浮控制盾構姿態的目的。

技術領域

本發明涉及盾構隧道施工領域，特別涉及一種超前鉆孔控制盾構機姿態漂移的施工方法。

背景技術

盾構法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法，它是采用盾構機在地層中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生往隧道內的坍塌，同時在開挖面前方用刀盤進行土體切削，通過出土機械運出洞外，并拼裝預制混凝土管片，形成隧道結構的一種機械化施工方法。

目前城市地鐵盾構隧道施工中，在泥巖地層或含此類軟弱地層的復合地層中掘進時，或是由于地質條件變異性，容易遇到盾構機上浮嚴重或姿態漂移的情況，致使盾構機掘進方向發生偏差，嚴重危及隧道施工安全。目前大多依靠盾構自身系統進行控制預防盾構姿態，如利用千斤頂不均勻施力抑制隧道上浮和襯背注漿工法可以解決盾構位移，但不穩定的漿液材料對整條隧道造成隱患，而且短期內發生超出限界的、沒有征兆的盾構漂移并無合適的解決方法。

發明內容

本發明目的在于：針對在泥巖地層或含泥巖的復合地層中掘進時，容易遇到盾構機上浮嚴重或姿態漂移的情況，致使盾構機掘進方向發生偏差的問題，提供一種超前鉆孔控制盾構機姿態漂移的施工方法，該方法可在盾構機出現漂移情況或傾向時，通過不同方位的超前鉆孔去除土體并進行高壓沖洗和分散劑的注入，并依靠盾構機自重下沉進而抑制姿態漂移，達到穩定、便捷、安全、經濟的在泥巖地層抑制盾構機漂移的目的。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種超前鉆孔控制盾構機姿態漂移的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、預設超前鉆孔位置：在盾構機中盾殼體下部預設多個開口，且開口尺寸略大于超前鉆孔直徑；

步驟二、鉆孔取土：檢測到盾構機發生漂移后，盾構機停機，在中盾殼體開口處朝盾構前方斜向地層進行超前鉆孔并取出土體，使盾構刀盤下方形成多個鉆孔取土后的空洞；

步驟三、高壓水沖洗：土體取出后，對鉆桿前方空洞進行高壓水沖洗，將鉆孔孔底的巖屑和空洞壁上粘附的巖粉沖出；

步驟四、注入分散劑：取土沖洗空洞后注入泥巖分散劑，使盾構前盾下部的泥巖軟化；

步驟五、盾構姿態改正：盾構機依靠自重下沉，并輔以盾構掘進參數控制，使盾構機姿態得以控制。

本方法通過在中盾殼體下部預設開口，當盾構機出現上浮時，則通過開口朝盾構前方斜向地層進行超前鉆孔并取出土體，使盾構刀盤下方形成多個鉆孔取土后的空洞，經高壓水沖洗空洞后注入泥巖分散劑，使盾構前盾下部的泥巖軟化，盾構機則會依靠自重局部下沉，從而達到抑制上浮控制盾構姿態的目的，該方法相比于千斤頂施力和襯背注漿工法，其具有調整方式簡便靈活，對周圍地層影響更小，抑制漂移準確度更高、過程更加經濟可控的特點。

本方法是利用地基應力解除法，在盾構漂移的反方向(即前盾下方)鉆孔取土，利用下方地層的沉降，使得盾構機重心前移，從而減小傾斜幅度。利用斜向鉆孔，從盾構機前盾下側的地層中緩慢取土，使得原始地層高度下降，盾構機隨著重力的作用，在恢復掘進的過程中逐漸抑制漂移。