[發明專利]一種適用于砂卵石地層的盾構高效掘進方法

在審

• 申請號: 202110320518.3
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113153333A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 張晉勛;殷明倫;周劉剛;江玉生;江華;武福美;孫正陽
• 申請（專利權）人: 北京城建集團有限責任公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/093;E21D9/04;E21D9/00
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 郭智

本發明提供了一種適用于砂卵石地層的盾構高效掘進方法，所述方法包括以下步驟：控制初始掘進的參數、控制長距離掘進的參數；所述長距離掘進是在所述初始掘進之后進行的；所述控制初始掘進的參數，包括：將土壓力設定在0.9bar，推進速度控制在50～70mm/min，控制轉速在1.0～1.2r/min，貫入度為50～60mm/r；控制長距離掘進的參數，包括：將土壓力設定在0.7bar，推進速度控制在30～50mm/min，控制轉速在1.2r/min，貫入度為30～40mm/r。掘進相同的距離刀具的運動軌跡更短，從而達到降低刀具磨耗的目的；刀盤轉速更低，可以降低刀具的運動速度，從而達到降低刀具與卵石碰撞導致沖擊破壞的目的。同時采用“泡沫+膨潤土”的渣土改良方法，泡沫發泡效果好，使渣土松軟，降低刀具磨損。

技術領域

本發明涉及隧道建設工程技術領域，具體涉及一種適用于砂卵石地層的盾構高效掘進方法。

背景技術

國內城市軌道交通建設的規劃建設方式以地下線路為主，地下軌道交通工程中隧道建設中盾構法由于其速度快、施工安全、機械化程度高、地層適應性好等優點應用的最為廣泛。我國幅員遼闊，不同地區的地鐵隧道建設面臨的地層條件有所不同，其中砂卵石地層為典型的困難地層之一，在北京、成都、蘭州、沈陽等城市遇到了大面積砂卵石地層，土壓平衡盾構穿越此種地層困難較大。土壓平衡盾構在卵石地層中掘進，由于卵石強度高、磨蝕性強，刀具正常磨損及非正常磨損非常嚴重，需頻繁開艙檢修刀具，盾構掘進效率低下，嚴重影響工期，且工程造價急劇增加。

現有技術對刀具磨損控制通常針對刀具設計、渣土改良這兩部分。但在面對卵礫石地層長距離掘進挑戰下，僅從刀具設計、渣土改良這兩個角度無法從根本上解決刀具磨損問題，盾構在卵礫石地層中掘進，磨損十分嚴重。由于刀具磨損嚴重，需頻繁換刀，會導致盾構掘進不連續，無法進一步提高施工效率。

綜上所述，現有技術中存在以下問題：砂卵石地層中，刀具磨損非常嚴重需頻繁開艙檢修刀具，盾構掘進效率低。

發明內容

本發明的目的是為了解決砂卵石地層中，刀具磨損非常嚴重需頻繁開艙檢修刀具，盾構掘進效率低的問題。

為此，本發明提出了一種適用于砂卵石地層的盾構高效掘進方法，所述方法包括以下步驟：

控制初始掘進的參數和控制長距離掘進的參數；所述長距離掘進是在所述初始掘進之后進行的；

所述控制初始掘進的參數包括：將土壓力設定在0.9bar，推進速度控制在50～70mm/min，控制轉速在1.0～1.2r/min，貫入度為50～60mm/r；

所述控制長距離掘進的參數包括：將土壓力設定在0.7bar，推進速度控制在30～50mm/min，控制轉速在1.2r/min，貫入度為30～40mm/r。

進一步地，所述方法還包括：對渣土改良，所述對渣土改良貫穿在所述初始掘進和所述長距離掘進的過程中；所述對渣土改良，包括：通過第一刀盤孔注入發泡材料和水，所述發泡材料和水形成泡沫，控制所述泡沫濃度為2.5％～3％，所述泡沫膨脹率為20％～25％，所述泡沫注入量為3～4m³/環；同時通過第二刀盤孔注入膨潤土，所述膨潤土和水形成泥漿，所述泥漿的發酵粘度為35s～40s；所述泥漿加注量為12～16m³/環。同時采用“泡沫和膨潤土”的渣土改良方法，泡沫發泡效果好，使渣土松軟，膨潤土泥漿攜渣能力強，渣土流塑性好，可以在刀具與卵礫石間起緩沖作用，降低刀具磨損。

進一步地，所述通過第一刀盤孔注入發泡材料和水的步驟中，所述刀盤孔優選為8個。

進一步地，所述同時通過第二刀盤孔注入膨潤土的步驟中，所述刀盤孔優選為4個。

進一步地，所述控制初始掘進的參數的步驟中，所述推進速度優選為60mm/min。

進一步地，所述控制長距離掘進的參數的步驟中，所述推進速度優選為40mm/min。