[发明专利]黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地铁盾构施工方法，尤其是涉及一种黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法。

背景技术

盾构法是现代隧道施工的一种全机械化施工方法，其主要使用的机械设备为盾构机，分为土压平衡盾构和泥水平衡盾构两种类型，其中以土压平衡盾构使用较多，盾构机在隧道掘进过程中通过刀具进行泥土切削和岩石破碎。土压平衡盾构机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱（即土仓）内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量，出土量要密切配合刀盘切削速度，以保持密封舱内始终充满泥土而又不致过于饱满。这种盾构避免了局部气压盾构主要缺点，也省略了泥水加压盾构投资较大的控制系统、泥水输送系统和泥水处理等设备。

现如今，在陕西、山西等黄土地质条件下进行地铁隧道盾构施工时，国内外无资料可查找、借鉴。实际进行黄土地层盾构隧道施工时，主要存在以下技术问题：1）黄土地层种类多，各类黄土性能差异较大，盾构机选型的适应性较难把握；2）在各类黄土中掘进模式的选择、掘进参数的设定及添加材料的选择、添加量的确定较难；3）盾构施工致使黄土地层变形的特点较难把握，尤其是湿陷性黄土在盾构施工工况下的反映及对地面沉降的变形规律及影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其施工方法步骤简单、操作简易、施工速度快且施工质量高，对环境干扰小，施工安全性高，能有效保证黄土地层地铁隧道的顺利施工。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、盾构掘进施工：采用土压平衡盾构机，由前至后对所施工地铁隧道进行盾构掘进施工；盾构掘进施工过程中，严格控制盾构螺旋出土、盾尾密封以及同步注浆与二次注浆的施工质量；

盾构掘进施工过程中，掘进速度不大于10cm/min，所述土压平衡盾构机在掘进中的推力不大于15000KN，且所述土压平衡盾构机的土仓内部压力维持在1bar～2bar；所述土压平衡盾构机的刀盘为辐条面板型刀盘，刀盘开口率为40%～70%，且刀盘转速不大于1.5rpm；

盾构掘进施工完成一环且将所述土压平衡盾构机推进的同时，进行同步注浆，且所用同步注浆浆液由水泥、粉煤灰、细砂、膨润土和水均匀混配而成；所述同步注浆浆液的水胶比为0.75～0.92，胶砂比为0.5±0.05，膨润土与细砂的重量比为1∶18～1∶22，水泥与粉煤灰的重量比为1∶0.9～1∶3.1；同步注浆过程中，注浆压力为0.2MPa～0.3MPa，且盾构掘进一环的注浆量不小于2.5m³，盾构管片环宽为1.5m；

同步注浆结束后进行二次注浆时，所用二次注浆浆液为由水泥浆和水玻璃组成的双液浆；且二次注浆过程中，注浆压力为0.3MPa～0.6MPa；

步骤二、盾构管片拼装施工：步骤一中盾构掘进施工完成一环后，按照常规管片拼装衬砌施工工艺进行盾构管片拼装施工；不断循环，直至完成所施工地铁隧道的全部施工过程。

上述黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征是：步骤一中盾构掘进施工过程中，还需对所述土压平衡盾构机各掘进位置所处地层的地质进行预先勘测，并根据地质勘测结果，对当前掘进位置处所述土压平衡盾构机的正面土体进行改良；当勘测到当前掘进位置处所处地层为新黄土、老黄土或古土壤地层时，采用所述刀盘对正面土体进行全断面切削过程中，采用注水方式对正面土体进行改良，且盾构掘进一环的注水量为4m³～6m³；当勘测到当前掘进位置处所处地层为砂层、夹砂层或粉质粘土地层时，采用注入Na基膨润土浆液的方式对正面土体进行改良，且盾构掘进一环的注浆量为4m³～8m³；所述Na基膨润土浆液由Na基膨润土和水按照1∶10±1的质量比均匀配制而成。

上述黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征是：步骤一中进行同步注浆时，根据公式计算盾构掘进一环的注浆量Q，式中λ=1.5～2，D为所述土压平衡盾构机的开挖直径，d为盾构管片外径，l为盾构管片环宽且其为1.5m；之后，结合计算得出的理论注浆量Q和注浆率c，换算得出盾构掘进一环的实际注浆量，其中实际注浆量=c×Q，c=120%～180%。