[发明专利]一种土压盾构回填土仓进仓作业的施工方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，特别涉及一种土压平衡盾构机(简称土压盾构机)回填土仓进仓作业的施工方法。

背景技术

盾构法是软土隧道施工的主流工法，目前在城市地铁工程建设中得到广泛应用。其中以土压盾构机居多。盾构施工中依靠刀具切削岩石和土体，因此需要施工人员进入土仓更换磨损的刀具。进仓作业方法一般包括：常压进仓、加固地层后进仓、气压进仓。

第一、常压换刀。即在掌子面地层自稳性比较好的条件下，不采取任何加固方法，直接排空土仓内土体，进入土仓更换刀具，主要适用于微风化、中风化等地质条件较好的岩层。

第二、加固地层后进仓。即地层不能自稳，可能发生塌方涌水涌沙等事故，须采取辅助加固措施，如注浆、旋喷桩、降水、钢板桩等措施，从而提高掌子面土体稳定性，施工人员才能进仓换刀。

第三、气压进仓。同样面对地层不能自稳的情况，但因为地面条件限制，无法进行地面加固，如处在江河水域。气压进仓原理是：利用空气压缩机产生的压缩空气注入土仓代替土压，在土舱内建立合理的气压来平衡刀盘前方水、土压力，达到稳定掌子面和防止地下水渗入。施工人员在气压条件下进入土舱，进行检查、维修保养和刀具更换等作业。气压作业的基本条件是周边地层具备气密性条件——渗透系数不能过大。气压作业的缺点是无法采用常规的动火作业。

但还存在第四种情况，既无法地面加固，也无法实施气压进仓，如地层裂隙发育、渗透系数大。

发明内容

针对以上第四种情况，本发明提供一种土压盾构回填土仓进仓作业的施工方法。

本发明所采用的技术方案：一种土压盾构回填土仓进仓作业的施工方法，包括以下步骤：

(1)向盾构机壳体外注膨润土浆液，防止盾构机长时间停止不动而无法脱困。盾构停止掘进后，利用盾构机机身径向孔，作为注浆孔，所选取的多个径向孔沿圆周方向布置在盾构机中盾体。首先要确认注浆孔是否贯通。可将径向孔球阀轻微打开，看是否有泥水渗出；如无，则可能堵塞，可加大球阀打开程度，采用钢钎或冲击钻疏通径向孔。膨润土注入设备可选盾构机同步注浆设备，采用承压软管临时连接注浆设备出口和径向孔。压注顺序为盾构机底部-对称腰部-顶部，注浆终止压力控制为0.3MPa-0.4MPa。

(2)盾体外注聚氨酯形成止水环，防止地下水沿盾壳外间隙的渗入土仓内。盾体外与地层间存在施工间隙，带压地下水会沿该间隙流入土仓，地下水一旦形成动水，将冲走步骤一压注的膨润土。步骤一压注完成后，可立即压注聚胺脂，注浆孔与步骤一相同，压注设备采用移动式聚胺脂压注泵和罐。压注前须进行聚胺脂发泡试验，检验聚胺脂性能和配比。

(3)管片外注双液浆形成止水环，防止地下水沿管片外间隙渗入盾构。成型隧道管片外与地层间存在建筑间隙，如果注浆不密实，上百米的隧道容易成为汇水通道。压注管片位置为盾尾后三环，连续压注两环。注浆孔为管片上预留的吊装孔，禁止选择封顶块的吊装孔作为注浆孔。注浆前须清理吊装孔内杂物，拧上球阀，然后采用钢钎或冲击钻将吊装孔外砼保护层凿穿。注入设备可选盾构机同步注浆设备，采用承压软管临时连接注浆设备出口和注浆孔球阀。压注顺序为管片底部-对称腰部-顶部，注浆终止压力控制为0.3MPa-0.4MPa。

(4)膨润土置换土仓内碴土，利用膨润土注入系统和螺旋出土机配合工作进行渣土置换。膨润土注入口为仓壁上的预留的超前钻探孔，应选择土仓壁中上部的孔洞，注浆前须确认孔洞贯通。注入设备为盾构机的同步注浆罐和砂浆泵，用承压软管连接砂浆泵和土仓壁的孔洞。碴土置换前，必须根据储浆罐容积计算每次置换渣土体积。置换步骤是，打开注浆泵保持压力，螺旋出土机匀速出土，注浆泵同步注入膨润土置换渣土。渣土由底部到上部逐步排出，浆液由上到下逐步置换，循环多次后直至盾构机刀盘土仓内全部为膨润土浆液；并且还要使膨润土浆液在刀盘前方形成一定厚度的泥膜，确保刀盘前方掌子面的碴土不再塌落到土仓内。

(5)压注低、中、高强度的水泥膨润土砂浆浆液，使土仓内膨润土浆液形成有强度的固结体。紧接着步骤五后。利用同样的注浆孔位和注浆设备，依次压入低、中、高三种水泥浆液。相隔一定时间段之后利用土仓壁上的预留孔对凝固填仓物进行检查，若能够达到自稳要求即可进行进仓挖除填仓物。