[发明专利]一种软弱土层的盾构始发方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及盾构始发技术领域，特别是涉及一种软弱土层的盾构始发方法。 

背景技术

随着社会的发展、地下空间的开发，盾构技术因有着机械化程度高、劳动强度低、安全快捷等诸多优点，被广泛应用地铁、隧道、市政管道等工程领域。近年来由于盾构技术的相对成熟，出于成本的考虑，车站都大幅度的抬升，从而给盾构始发带来更多的挑战。 

盾构始发推进前，需凿除车站的围护结构，凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳等，致使盾构在初始阶段的施工难度很大，尤其在软弱地层进行盾构始发时。在软弱地层进行盾构隧道施工过程中，盾构机始发阶段，刀盘刚进入土层进行破岩，土体应力在瞬间得到释放，而土仓从空仓掘进到建立主动土压力来平衡水土被动压力还需要一个过程，但在始发阶段当盾构机进行掘进时，由于土仓和螺旋机存在较大的空间，给土体应力以释放空间，极易造成土体“不稳”，出现大量的涌砂、涌水现象，影响始发质量，严重者可能造成盾构机被掩埋。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种软弱土层的盾构始发方法，其始发安全快速，且节省施工经费。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种软弱土层的盾构始发方法，采用土压平衡盾构机直接掘削井壁始发，在土压平衡盾构机的刀盘推进至开挖面（又称掌子面）前，预先在土仓内注入一定的填充物，在土仓内建立主动土压力，使土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡。在土压平衡盾构机推进至开挖面时，由于土压平衡盾构机土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡，使其满足土压平衡掘进的条件，减小对地层的扰动，防止水土流失，避免地面坍塌，达到安全的始发。 

优先的，在土仓内注入一定的填充物前，需要先测量始发段地质，确定始发土仓建压具体参数。 

优先的，在确定始发土仓建压具体参数前还可对掘削面土层进行加固。 

优先的，在土仓内注入一定的填充物之后，需要对土仓压力和地表隆陷进行监控，确定监控数据符合施工要求后，土压平衡盾构机才直接掘削始发。 

优先的，所述填充物可以为空气、水、渣土或塑性流体材料。其中，所述塑性流体材料为钠基膨润土泥浆（也可以为钙基膨润土泥浆或其他普通泥浆），所述钠基膨润土泥浆采用以下组份组成（成分含量为重量百分比）：水玻璃8～15、膨润土36～42、水43～56。 

优先的，所述注入填充物进行建压的方法采用双液注浆施工，所述双液注浆施工具体步骤为：（1）将膨润土和水玻璃分别与适量的水混合制成浆液；（2）分别用泵将膨润土浆与水玻璃浆按一定配比量注入土仓内；（3）驱动刀盘转动进行搅拌， 直到将膨润土浆与水玻璃浆的混合液体搅拌均匀形成粘稠状。接着对土仓压力和地表隆陷进行监控，确定无误后关仓门开始掘进始发。 

此外，本发明还提供一种软弱土层盾构始发用的土压平衡盾构机，包括刀盘、土仓（也称开挖室）、刀盘驱动、推进油缸、拼装机、螺旋输送机，所述土仓内壁的不同高度位置安装有数个土压传感器，所述土仓通过管道分别与盛有膨润土浆与水玻璃浆的储料罐联通，所述储料罐上还安装有将膨润土浆与水玻璃浆注入所述土仓内的泵。其中，所述管道上还安装有控制阀。 

本发明的有益效果是：一种软弱土层的盾构始发方法，通过预先在土仓内注入一定的材料，建立主动土压力，在土压平衡盾构机推进至开挖面时，由于土压平衡盾构机土仓内的主动土压力与开挖面的土层压力相平衡，使其满足土压平衡掘进的条件，施工时减小对地层的扰动，防止水土流失，避免地面坍塌，达到安全的始发。该方法资金投入少，又能保证施工时效性，满足政策施工需求，配合对掘削面进行部分加固（采用冻结法、降水井法、压气法、注浆加固法等）可大大提高本始发方法的安全性。 

附图说明

图1是本发明一种软弱土层盾构始发用的土压平衡盾构机的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。 

一种软弱土层的盾构始发方法，采用土压平衡盾构机直接掘削井壁进井，在土压平衡盾构机的刀盘推进至开挖面（又称掌子面）前，预先在土仓内注入一定的填充物，在土仓内建立主动土压力，使土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡。在土压平衡盾构机推进至开挖面时，由于土压平衡盾构机土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡，使其满足土压平衡掘进的条件，减小对地层的扰动，防止水土流失，避免地面坍塌，达到安全的始发。其具体步骤如下： 

1）测量始发段地质；