一種盾構(gòu)機倉內(nèi)加固的填倉換刀施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道工程技術(shù)領(lǐng)域的施工方法，具體地，涉及一種盾構(gòu)機倉內(nèi)加固的填倉換刀施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外地鐵隧道建設快速發(fā)展，這些地鐵隧道需要用盾構(gòu)法來建造。盾構(gòu)隧道由于其安全、高效及機械化程度高等優(yōu)點而在許多城市迅速發(fā)展。土壓平衡盾構(gòu)法是盾構(gòu)法施工中常用的一種全機械施工方法，它采用土壓平衡盾構(gòu)機，通過盾構(gòu)機前方的刀盤切削土體，并將碴土通過螺旋輸送機輸送出隧道外，盾構(gòu)機在外殼和管片的支護下推進。在盾構(gòu)推進過程中，需要不斷地切割巖土，當切割的為堅硬巖層時，刀具會產(chǎn)生過度磨損、炸裂和卡死等破壞刀盤結(jié)構(gòu)，影響正常施工作業(yè)，需及時更換刀具。由于各城市所處的地質(zhì)條件和周圍環(huán)境的不同，需要在各種地質(zhì)條件下進行盾構(gòu)機刀具更換。傳統(tǒng)的常壓換刀法、帶壓換刀法和地面加固后換刀法已在盾構(gòu)法施工過程中得到了廣泛應用。但當盾構(gòu)機處于砂層，盾構(gòu)機開挖面上部地面無法進行加固施工作業(yè)，且砂層自穩(wěn)能力差、漏氣嚴重時，盾構(gòu)機刀具更換施工仍存在多方面的技術(shù)困難和嚴重的安全隱患。傳統(tǒng)的盾構(gòu)機刀具更換施工方法難于在砂層中無地面加固條件采用，產(chǎn)生盾構(gòu)機換刀困難，施工效率低、工期長的不利局面。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，發(fā)明專利“[申請?zhí)枮?01210268682.5]，發(fā)明名稱:鐵路股道下富水粉土粉砂地層盾構(gòu)帶壓換刀的施工方法”，上述專利盾構(gòu)機換刀施工需要采用高壓旋噴粧對換刀處土體進行加固，在無地面加固條件下應用受到限制。發(fā)明專利“[申請?zhí)枮?01010554969.5]，發(fā)明名稱:一種隧道施工用盾構(gòu)機換刀施工方法”，該專利雖然提出了在土倉上壁注漿口利用盾構(gòu)機的注漿系統(tǒng)進行土倉置換填充，但未提及具體的置換填充方式和具體的置換填充施工操作方法。該專利在土倉內(nèi)注水泥砂漿與輸出渣土同步進行，采用水泥砂漿置換土倉內(nèi)渣土過程中，無法防止螺旋輸送機內(nèi)的水泥砂漿硬化，造成設備破壞。該專利清倉步驟中，土倉內(nèi)硬化后的水泥砂漿的破除難度大，耗時長。該專利采用超前注漿加固盾構(gòu)機上部土體，沒有考慮超前注漿施工困難，注漿口極易堵塞，施工速度緩慢等缺點。因此亟需一種無地面加固條件下砂層中快速、安全的土壓平衡盾構(gòu)機換刀施工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種盾構(gòu)機倉內(nèi)加固的填倉換刀施工方法，該方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中地面無法加固、砂層保氣能力差、注漿口易堵塞、注漿施工作業(yè)方式不明確、清倉過程中破除硬化水泥砂漿難度大并且耗時長、超前注漿加固施工困難且工作量大等缺點和不足，實現(xiàn)砂層中無地面加固條件下土壓平衡盾構(gòu)機的安全換刀施工。
[0005]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種盾構(gòu)機倉內(nèi)加固的填倉換刀施工方法，所述施工方法包括如下步驟:
[0006]第一步、向土倉內(nèi)注膨潤土泥楽:
[0007]通過土倉內(nèi)位于3點位和12點位的球閥向土倉內(nèi)注入膨潤土泥漿，膨潤土泥漿注入量為土倉體積的10%?15% ;
[0008]第二步、空氣置換土倉內(nèi)的渣土泥漿:
[0009]轉(zhuǎn)動螺旋輸送機輸出土倉內(nèi)的渣土泥漿，直至渣土泥漿完全排出；輸出渣土泥漿過程中，保持土倉內(nèi)壓力穩(wěn)定在0.06MPa ;
[0010]第三步、帶壓充填空隙:
[0011]土倉內(nèi)壓力保持在0.06MPa，用棉絮將刀盤切口環(huán)處前盾與土體之間的縫隙塞緊，并采用堵漏靈進行封堵；
[0012]第四步、連接袖閥管:
[0013]將9點位球閥、2點位球閥、3點位球閥和人閘泄壓孔接袖閥管，分別連接至土倉內(nèi)刀盤后壁9點位、12點位、3點位和6點位吊耳處；
[0014]第五步、注水泥砂漿回填土倉:
[0015]將水泥砂漿從12點位球閥向土倉內(nèi)加注；同時打開3點位和9點位球閥緩慢釋放空氣，直至排出水泥砂漿；關(guān)閉3點位和9點位球閥，繼續(xù)加注水泥砂漿，采用1點位球閥緩慢釋放空氣；用水泥砂漿置換空氣過程中，將土倉內(nèi)壓力保持在0.06?0.07MPa，水泥砂漿填滿土倉后，停止注水泥砂漿，關(guān)閉1點位球閥；填水泥砂漿過程中間隔一段時間反轉(zhuǎn)螺旋輸送機，防止螺旋輸送機卡死；
[0016]第六步、向土倉前部水泥砂漿注速凝劑，向土倉后部水泥砂漿注緩凝劑:
[0017]通過9點位球閥、2點位球閥、3點位球閥和人閘泄壓孔同時向土倉前部的水泥砂漿注速凝劑漿液，速凝劑漿液的總注入量為土倉內(nèi)水泥砂漿中水泥用量的2.7%?4%，拔出袖閥管；
[0018]通過9點位球閥、12點位球閥、3點位球閥和人閘泄壓孔向土倉后部水泥砂漿注緩凝劑漿液，緩凝劑漿液的總注入量為土倉為水泥砂漿中水泥用量的0.13%?0.4% ;
[0019]第七步、清倉換刀:
[0020]12小時后，待土倉前部水泥砂漿完全硬化、土倉后部水泥砂漿尚未硬化時，轉(zhuǎn)動螺旋輸送機輸出土倉內(nèi)的未硬化的水泥砂漿，直至不再輸出水泥砂漿，用風鎬由下往上鑿除凝固的水泥砂漿，把土倉清理干凈，此時不鑿刀盤開口 ；保證刀盤面完整性并從下往上進行刀具更換，換刀時穩(wěn)固安裝臺面，拆開螺栓和自鎖螺母，移除舊刀，更換新刀，上緊螺栓；換刀過程中如有漏水，采用棉絮和堵漏靈進行封堵；
[0021]第八步、恢復掘進:
[0022]待盾構(gòu)機刀盤上全部刀具更換完成后，盾構(gòu)機恢復掘進。
[0023]優(yōu)選地，第一步中，所述膨潤土泥漿為化學泥漿，配漿材料為鈣基膨潤土和水，鈣基膨潤土與水的體積比為1:3。
[0024]優(yōu)選地，第一步中，所述點位為時鐘表盤刻度上時針指向的方位。
[0025]優(yōu)選地，第一步中，所述球閥為球體啟閉件由閥桿帶動，并繞球閥軸線作旋轉(zhuǎn)運動的閥門。
[0026]優(yōu)選地，第三步中，所述前盾位于盾構(gòu)前部，為圓筒形鋼結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部安裝有用于支撐刀盤主驅(qū)動裝置和螺旋輸送機。
[0027]優(yōu)選地，第三步中，所述刀盤切口環(huán)為位于盾構(gòu)機最前段部分帶有刃口的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，起開挖和擋土作用。
[0028]優(yōu)選地，第四步中，所述袖閥管為一種只能向管外出漿、不能向管內(nèi)返漿的單向閉合裝置，其由PVC外管、6分鍍鋅注漿內(nèi)管、橡皮套、密封圈組成。
[0029]優(yōu)選地，第四步中，所述堵漏靈為一種快速堵漏的水泥混合物，具有速凝、早強、抗?jié)B、微膨脹、無毒無害的特點。
[0030]優(yōu)選地，第五步中，所述水泥砂漿的質(zhì)量配合比為水泥:砂:水=1:a:b，其中:0.5彡a彡1.5，1彡b彡2ο
[0031 ] 優(yōu)選地，第六步中，所述速凝劑為能加速水泥水化硬化時間、使水泥漿在很短時間內(nèi)形成足夠強度的外加劑，加入速凝劑的水泥漿通常在12分鐘內(nèi)終凝；速凝劑采用高嶺土、高爐礦渣粉及純堿進行配比，其礦物組成質(zhì)量配合比為氧化鋁:碳酸鈉:氧化鈣=3:2:
Ιο
[0032]更優(yōu)選地，所述速凝劑與水泥的質(zhì)量之比為y，根據(jù)已有室內(nèi)試驗測定的關(guān)于終凝時間的試驗曲線進行選取:
[0033]終凝時間為8.5?12分鐘之間時，速凝劑與水泥的質(zhì)量之比4%彡y彡5% ;
[0034]終凝時間為8?8.5分鐘之間時，速凝劑與水泥的質(zhì)量之比5%彡y彡6% ;
[0035]終凝時間為7.5?8分鐘之間時，速凝劑與水泥的質(zhì)量之比6%彡y彡8%。
[0036]優(yōu)選地，第六步中，所述速凝劑漿液的質(zhì)量配合比為速凝劑:水=1:1。
[0037]優(yōu)選地，第六步中，所述緩凝劑為能延長水泥水化硬化時間、使水泥漿能在較長時間內(nèi)保持流塑狀態(tài)的外加劑，加入適當緩凝劑的水泥砂漿的緩凝時間可達48小時；緩凝劑采用檸檬酸、酒石酸與硼砂進行配比，其成分質(zhì)量配合比為檸檬酸:酒石酸:硼砂=5:1:1。
[0038]更優(yōu)選地，所述緩凝劑的緩凝時間t根據(jù)如下公式計算:
[0039]t = kx
[0040]式中:k為緩凝劑的緩凝時間性能參數(shù)，根據(jù)室內(nèi)試驗測定取值為21000h ；x為緩凝劑與水泥用量的質(zhì)量比。
[0041]優(yōu)選地，第六步中，所述緩凝劑漿液的質(zhì)量配合比為緩凝劑:水=1:1。
[0042]優(yōu)選地，第七步中，所述刀盤開口為刀盤上的空口，用于實現(xiàn)切削渣土排肩；所述自鎖螺母為一種靠摩擦力自鎖防松、防振的螺母。
[0043]優(yōu)選地，第二步和第三步中:所述保持土倉內(nèi)壓力穩(wěn)定在第一設定值，第一設定值是 0.06MPa。
[0044]優(yōu)選地，第五步中:所述將土倉內(nèi)壓力保持在第二設定值，第二設定值是0.06?0.07MPao
[0045]優(yōu)選地，第六步中，所述速凝劑楽液的總注入量為土倉內(nèi)水泥砂楽中水泥用量的2.7%?
[0046]優(yōu)選地，第六步中，所述緩凝劑楽液的總注入量為土倉為水泥砂楽中水泥用量的
0.13%?0.
[0047]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0048]本發(fā)明針對上覆砂土下臥石灰?guī)r地層中無地面加固條件下土壓平衡盾構(gòu)機填倉換刀問題，提供一種適用于上覆砂土下臥石灰?guī)r地層中進行無地面加固條件下的土壓平衡盾構(gòu)機倉內(nèi)加固的填倉換刀施工方法，相比現(xiàn)有專利技術(shù)，避免了困難的超前注漿施工作業(yè)，防止了螺旋輸送機內(nèi)的水泥砂漿硬化造成設備破壞，明確了注漿施工作業(yè)方式，降低了土倉內(nèi)硬化體的破除難度，有效地減少了清倉作業(yè)量；本發(fā)明施工時間短，效率高，安全性強。
【附圖說明】
[0049]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0050]圖1為本發(fā)明實施例中的輸出渣土泥漿過程中的土壓平衡盾構(gòu)機示意圖；
[0051]圖2為本發(fā)明實施例中的球閥位置示意圖；
[0052]圖3為本發(fā)明實施例中的連接袖閥管步驟中的袖閥管布置示意圖；
[0053]圖4為本發(fā)明實施例中的清倉換刀步驟中土倉內(nèi)水泥砂漿硬化后示意圖；
[0054]圖5為本發(fā)明實施例中的刀盤開口位置示意圖。
【具體實施方式】
[0055]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0056]如圖1-5所示，本實施例提供一種盾構(gòu)機倉內(nèi)加固的填倉換刀施工方法(具體是一種上覆砂土下臥石灰?guī)r地層中土壓平衡盾構(gòu)機倉內(nèi)加固的填倉換刀施工方法)，用于廣州某隧道，盾構(gòu)機刀盤底部深度為地下14m，停機位置上部地面為交叉路口，為防止因刀具的過度磨損、炸裂和卡死等破壞刀盤結(jié)構(gòu)，影響正常施工作業(yè)，需采用填倉換刀的施工方法，保證換刀施工安全有效地進行，具體施工步驟簡述如下: