一種砂層中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)倉內(nèi)注漿換刀的施工方法
【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，涉及一種砂層中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)倉內(nèi)注漿換刀的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著中國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市交通的擁堵問題也越來越嚴(yán)重。地鐵隧道的建設(shè)可以解決或改善城市交通現(xiàn)狀，因此得到了廣泛的應(yīng)用。這些地鐵隧道需要用盾構(gòu)法來建造。土壓平衡盾構(gòu)法是盾構(gòu)法施工中常用的一種全機(jī)械施工方法，它采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，通過盾構(gòu)機(jī)前方的刀盤切削土體，并將碴土通過螺旋輸送機(jī)輸送出隧道外，盾構(gòu)機(jī)在外殼和管片的支護(hù)下推進(jìn)。在盾構(gòu)推進(jìn)過程中，需要不斷地切割巖土，當(dāng)切割的為堅(jiān)硬巖層時(shí)，刀具會(huì)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(shí)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(jìn)行盾構(gòu)機(jī)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(yīng)用。但當(dāng)盾構(gòu)機(jī)處于砂層，盾構(gòu)機(jī)開挖面上部地面無法進(jìn)行加固施工作業(yè)，且砂層自穩(wěn)能力差、漏氣嚴(yán)重時(shí)，盾構(gòu)機(jī)刀具更換施工仍存在多方面的技術(shù)困難和嚴(yán)重的安全隱患。傳統(tǒng)的盾構(gòu)機(jī)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(jī)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(xiàn)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(jī)換刀施工需要采用高壓旋噴粧對換刀處土體進(jìn)行加固，在無地面加固條件下應(yīng)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(jī)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(jī)的注漿系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)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(jī)內(nèi)的水泥砂漿硬化，造成設(shè)備破壞。該專利采用超前注漿加固盾構(gòu)機(jī)上部土體，但超前注漿工序復(fù)雜，操作困難，施工速度緩慢。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(jī)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砂層中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)倉內(nèi)注漿換刀的施工方法，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、超前注漿加固施工困難且工作量大等缺點(diǎn)和不足，實(shí)現(xiàn)砂層中無地面加固條件下土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的安全換刀施工。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種砂層中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)倉內(nèi)注漿換刀的施工方法，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(diǎn)位和12點(diǎn)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(dòng)螺旋輸送機(jī)輸出土倉內(nèi)的渣土泥楽，直至渣土泥楽完全排出，即螺旋輸送機(jī)不再輸出渣土泥漿；輸出渣土泥漿過程中，保持土倉內(nèi)壓力穩(wěn)定在第一設(shè)定值；
[0010]第三步、帶壓充填空隙:
[0011]土倉內(nèi)壓力保持在所述第一設(shè)定值，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(jìn)行封堵；
[0012]第四步、回填土倉:
[0013](1)將袖閥管通過土倉壁上的球閥連接至土倉內(nèi)，各球閥和袖閥管的布置如下:12點(diǎn)位球閥注水泥砂漿；10點(diǎn)位球閥接袖閥管，袖閥管固定在11點(diǎn)位和12點(diǎn)位吊耳上，注水泥漿；2點(diǎn)位球閥用于檢驗(yàn)10點(diǎn)位球閥的注漿情況；
[0014](2)注水泥砂漿:將水泥砂漿從12點(diǎn)位球閥向土倉內(nèi)加注；同時(shí)打開3點(diǎn)位和9點(diǎn)位球閥緩慢釋放空氣，直至排出水泥砂漿；關(guān)閉3點(diǎn)位和9點(diǎn)位球閥，繼續(xù)加注水泥砂漿，采用1點(diǎn)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)壓力保持在第二設(shè)定值，水泥砂漿填滿土倉后，停止注水泥砂漿，關(guān)閉1點(diǎn)位球閥；填水泥砂漿過程中間隔一段時(shí)間后反轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī)，防止螺旋輸送機(jī)卡死；
[0015](3)注水泥漿:待土倉內(nèi)注入的水泥砂漿初凝后，從10點(diǎn)位球閥向土倉加注水泥漿；注水泥漿過程中，打開人閘泄壓孔，緩慢釋放倉內(nèi)空氣；待2點(diǎn)位球閥流出水泥漿后，停止注水泥漿；
[0016]第五步、清倉換刀:
[0017]回填土倉完成后第24小時(shí)開始，每隔2小時(shí)通過人閘泄壓孔處判斷土倉內(nèi)漿液凝固強(qiáng)度，待土倉內(nèi)漿液凝固，用風(fēng)鎬由下往上鑿除凝固的水泥砂漿和水泥漿，把土倉清理干凈，此時(shí)不鑿刀盤開口 ；保證刀盤面完整性并從下往上進(jìn)行刀具更換，換刀時(shí)穩(wěn)固安裝臺(tái)面，拆開螺栓和自鎖螺母，移除舊刀，更換新刀，上緊螺栓；
[0018]第六步、恢復(fù)掘進(jìn):
[0019]待盾構(gòu)機(jī)刀盤上全部刀具更換完成后，盾構(gòu)機(jī)恢復(fù)掘進(jìn)。
[0020]優(yōu)選地，第一步中，所述膨潤土泥漿為化學(xué)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。
[0021 ] 優(yōu)選地，第一步中，所述點(diǎn)位為時(shí)鐘表盤刻度上時(shí)針指向的方位。
[0022]優(yōu)選地，第一步中，所述球閥為球體啟閉件由閥桿帶動(dòng)，并繞球閥軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的閥門。
[0023]優(yōu)選地，第三步中，所述刀盤切口環(huán)為位于盾構(gòu)機(jī)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。
[0024]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(dòng)裝置和螺旋輸送機(jī)。
[0025]優(yōu)選地，第三步中，所述堵漏靈為一種快速堵漏的水泥混合物，具有速凝、早強(qiáng)、抗?jié)B、微膨脹、無毒無害的特點(diǎn)。
[0026]優(yōu)選地，第四步⑴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。
[0027]優(yōu)選地，第四步(1)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2。
[0028]優(yōu)選地，第四步(1)中，所述水泥漿的質(zhì)量配合比為水泥:水=1:1。
[0029]優(yōu)選地，第四步(3)中，所述人閘泄壓孔為能根據(jù)壓力大小開閉的閥門，其布置在土倉隔板的上部。
[0030]優(yōu)選地，第五步中，換刀過程中如有漏水，采用棉絮和堵漏靈進(jìn)行封堵。
[0031]優(yōu)選地，第五步中，所述刀盤開口為刀盤上的空口，用于實(shí)現(xiàn)切削渣土排肩。
[0032]優(yōu)選地，第五步中，所述自鎖螺母為一種靠摩擦力自鎖防松、防振的螺母。
[0033]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(shè)定值，第一設(shè)定值是 0.06MPa。
[0034]優(yōu)選地，第四步中:所述將土倉內(nèi)壓力保持在第二設(shè)定值，第二設(shè)定值是0.06?0.07MPao
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0036]本發(fā)明針對砂層中無地面加固條件下土壓平衡盾構(gòu)機(jī)填倉換刀問題，提供一種適用于砂層中進(jìn)行無地面加固條件下的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)倉內(nèi)注漿換刀的施工方法，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)，明確了注漿施工作業(yè)方式，防止了螺旋輸送機(jī)內(nèi)的水泥砂漿硬化造成設(shè)備破壞，有效地減少了施工作業(yè)量；本發(fā)明施工時(shí)間短，效率高，
安全性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0037]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0038]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的輸出渣土泥漿過程中的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的水泥砂漿置換步驟中球閥和袖閥管布置示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的刀盤開口位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)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(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0042]如圖1-3所示，本實(shí)施例提供一種砂層中土壓平衡盾構(gòu)機(jī)倉內(nèi)注漿換刀的施工方法，用于廣州某隧道；盾構(gòu)機(jī)刀盤底部深度為地下14m，停機(jī)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(jìn)行，具體施工步驟簡述如下:
[0043]第一步、施工現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查:
[0044]通過查閱地質(zhì)勘查報(bào)告確定盾構(gòu)機(jī)刀盤底部所處位置以下6m至上部地面的地層分布情況；調(diào)查盾構(gòu)機(jī)刀盤上部地面狀況(即從盾構(gòu)機(jī)刀盤底面45°斜線傳到地表范圍上部已有建筑物或構(gòu)筑物條件狀況)，確定是否有地面加固條件；
[0045]本實(shí)施例盾構(gòu)機(jī)刀盤底部所處位置以下6m至上部地面的地層分布為厚度為5m的粘