[發明專利]砂卵石地層大直徑盾構帶壓換刀施工方法

有效

• 申請號: 201910570163.6
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110359917B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 葸振東;孫鶴明;張書香;王文廣;樊德東;李建彪;張波;楊平
• 申請（專利權）人: 中交一公局第三工程有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/12;E21D9/13;E21D11/38
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 劉林

1.砂卵石地層大直徑盾構帶壓換刀施工方法，其特征在于：包括以下步驟：

A、地質評估：結合施工地地質情況報告將地質情況穩定的地段作為停機換刀地點；

B、根據人體可承受的氣壓值和水土壓力值確定開倉氣壓的理論值；

C、開倉氣壓壓氣實驗：通過螺旋機排出土倉內渣土至露出土倉中部的加氣大球閥，對土倉保壓一小時后檢測土倉內壓力，將檢測值與步驟B中的理論值比對，此地層選取的開倉氣壓值比理論值高0.2bar；

D、地下水封堵：停機前3-5環向盾構機盾體四周同步注入惰性漿液或堵水材料，同時盾尾增加注入盾尾油脂量；停機后，在盾尾第3-4環管片之間注入聚氨酯或環氧樹脂，在第5-6環管片之間注入水泥漿和水玻璃混合的雙漿液，同時通過前盾徑向注漿口向盾殼外注粘度大于80s的膨潤土泥漿；

E、渣土置換：用螺旋機從土倉的底部排渣，同時啟動手動加氣注入系統；加氣時，根據土倉內壓力變化情況，調整手動閥的大小，保證土倉內壓力的穩定；土倉內的渣土排出2/3后，立即停止螺旋機排渣；開始通過膨潤土系統，向土倉的頂部注入膨潤土泥漿，在加膨潤土的同時，逐步關閉手動加氣，等到膨潤土充滿土倉的2/3后，開始保壓；

使用原狀膨潤土調制比重1.18～1.2的泥漿，用注漿泵從土倉隔板上部的備用管路把泥漿注入土倉，螺旋機慢慢出土，將土倉內的上半部渣土置換成泥漿；當置換1/2以上后暫停置換，從土倉中部放漿取樣測試，如果泥漿比重小于1.18，繼續從土倉上部注入大比重泥漿，螺旋機慢慢出土或從土倉中部放出泥漿，直至土倉中部放出的泥漿比重不小于1.18；

F、滲透成膜：置換完成后，保壓滲透；過程中如果土倉壓力有下降，即從土倉上部小流量補充泥漿；隨著滲透時間延長滲透量越來越小，直至2～3h不需要補充泥漿仍能保持壓力穩定，說明地層縫隙基本被填充，可以進行成膜階段的工作；

用高粘膨潤土調制泥漿，并用馬氏漏斗測量泥漿粘度大于80s，置換土倉內大比重泥漿；保持土倉壓力，過程中每間隔3小時從土倉中部放漿取樣測試一次，如果取樣泥漿粘度小于60s，即進行泥漿置換，如粘度大于60s則不需要置換；始終保持土倉壓力，保壓持續6小時不需要補充泥漿可判定泥膜制作成功，否則延長成膜時間；保壓成膜過程可持續12小時，使泥膜厚度增厚，加強泥膜保壓的可靠性；

G、氣密性實驗：泥膜制作完成后，首先打開進入土倉的自動加氣閥門，然后從土倉中部緩慢放漿或螺旋機緩慢放漿，注意放出的泥漿與補充的壓縮空氣體積相等以保證倉內壓力不降低，可把放出的泥漿泵入渣土車測量放漿體積，直至放完土倉上半部的泥漿；這個過程必須注視供氣管壓力，如果供氣管壓力接近土倉壓力說明泥膜閉氣效果不好漏氣量大，應立即停止放漿，需繼續制作泥膜；

如果供氣管壓力遠大于土倉壓力說明漏氣量小，可以繼續放漿，放漿完成后關閉放漿閥；放漿完成，土倉上半部空間為壓縮空氣，空氣自動保壓系統自動維持倉內壓力穩定；觀察半小時，土倉上部和中部壓力穩定，供氣管壓力較高且不下降，空壓機不頻繁啟動，證明土倉內壓縮空氣保壓良好，具備帶壓進倉條件，否則重復上述步驟F；

H、人倉氣密性實驗：從0bar升壓至設計值3.6bar不超過10min即為合格，降壓操作過程中通常會出現土倉門漏氣現象，造成氣壓降不到0bar，現場實踐得出若降壓后氣壓能小于0.3bar，則為安全，若氣壓降不到0.3bar，需要帶壓進行土倉門的密封處理；

I、進倉換刀：工作人員通過人倉進入到土倉內，進行刀具更換作業；

所述步驟B根據以下公式即可計算出開倉氣壓的理論值：P＝P_w+P_r＝k*γ_水*h_水+P_r；

式中：Pw—計算至隧道開挖中心的水頭壓力；k為取值系數,取值范圍為0.9～1.0；γ_水為水的重度，h_水為水高度；

Pr—考慮不同條件、地面環境及開挖面位置的壓力調整值，其取值范圍為0.1-0.3bar。