[发明专利]一种粗粒土地层中盾构机的带压开舱方法

权利要求书

1.一种粗粒土地层中盾构机带压开舱方法，其特征在于，包括以下步骤：

1) 采集盾构停机所处位置的粗粒土地层的颗粒级配，结合泥浆在地层中的渗透规律，配制能进入地层一段距离的低密度稀泥浆；

2) 用所述低密度稀泥浆置换所述盾构机压力舱中的掘进泥浆，然后所述盾构机按照正常掘进时的泥浆压力将所述低密度稀泥浆向所述粗粒土地层中渗透一段距离，直到所述盾构机压力舱内的低密度稀泥浆液面不再降低，此时在所述粗粒土地层中形成一段稳定的渗透带；

3) 根据已采集所述粗粒土地层的颗粒级配，结合泥浆在地层中的渗透规律，配制能在所述粗粒土地层表面形成一层致密的泥皮型泥膜的较高密度的稠泥浆；

4) 用所述较高密度的稠泥浆置换盾构机压力舱内的低密度的稀泥浆，然后所述盾构机按照正常掘进时的泥浆压力将所述较高密度的稠泥浆向所述粗粒土地层中渗透，直到所述盾构机压力舱内的较高密度的稠泥浆液面保持稳定，所述较高密度的稠泥浆将在所述粗粒土地层表面形成一层致密的泥皮型泥膜；

5) 通过泥皮型泥膜闭气的室内试验来测定所述泥皮型泥膜的闭气值；若所述泥皮型泥膜的闭气值小于所述粗粒土地层的土压力，则重复步骤1)-5)，直至所述泥皮型泥膜的闭气值不小于所述粗粒土地层的土压力；

6) 设定所述盾构机气垫舱内的气压值，使所述盾构机气垫舱内气压值不大于所述泥皮型泥膜的闭气值与所述粗粒土地层的水压力之和，不小于位于所述渗透带和粗粒土地层的开挖面的水土压力之和；然后降低所述压力舱内的所述较高密度的稠泥浆液面至压力舱三分之一高度，通过所述盾构机气垫舱内的气压支护所述开挖面，对泥皮型泥膜的闭气效果进行原位测试，明确所述气垫舱的漏气量，以确定现场空气压缩机的数量和功率大小；

7) 重新上升所述较高密度的稠泥浆液位至充满所述压力舱，根据所述泥皮型泥膜的闭气效果，设定所述较高密度的稠泥浆在所述盾构机正常掘进时的泥浆压力下向所述开挖面的渗透时间，对原位测试时暴露在压缩空气中的所述泥皮型泥膜进行修补；

8) 设定所述盾构机气垫舱内的气压值，使所述盾构机气垫舱内气压值不大于所述泥皮型泥膜的闭气值与所述粗粒土地层的水压力之和，不小于位于所述渗透带和粗粒土地层的开挖面的水土压力之和；然后降低所述压力舱内的泥浆液面至维修面高度以下，通过所述盾构机气垫舱内的气压支护所述开挖面，技术人员经过加减压过程，进行带压开舱作业；

9) 一次舱内带压操作结束后，工作人员出舱，然后重新升起所述较高密度的稠泥浆液位至充满压力舱，使所述较高密度的稠泥浆在所述盾构机按照正常掘进时的泥浆压力向所述开挖面的渗透，对带压开舱作业时暴漏在压缩空气中的所述泥皮型泥膜进行修补；然后，重复进行降低泥浆液位、人员加减压和进出舱作业，直至完成全部的舱内带压检修和更换的工作。

2.根据权利要求1所述的一种粗粒土地层中盾构机带压开舱方法，其特征在于，所述泥浆在地层中的渗透规律是：选取粗粒土的D₁₅为砂层控制粒径，D₁₅表示小于某粒径的砂粒占总量的15%对应的粒径值；d₈₅为泥浆控制粒径，d₈₅表示小于某粒径的砂粒占总量的85%对应的粒径值；当D₁₅/ d₈₅≥10，泥浆会向地层中渗透一段距离，形成渗透带；当D₁₅/ d₈₅≤5时，泥浆颗粒无法渗入地层孔隙，全部堵塞在地层表面，形成一层致密的泥皮；当5≤D₁₅/ d₈₅≤10时，泥浆向地层中渗透的情况介于两者之间，即能形成渗透带，也能形成泥皮。

3.根据权利要求2所述的一种粗粒土地层中盾构机带压开舱方法，其特征在于，采用钠级膨润土配制基础泥浆，膨润土与水的质量比为1:10左右，密度为1.04~1.06g/cm³，苏氏漏斗粘度值为18s~25s，通过添加黏粉土颗粒和羧甲基纤维素钠溶液来调节泥浆密度、粘度及颗粒级配。

4.根据权利要求3所述的一种粗粒土地层中盾构机带压开舱方法，其特征在于，所述步骤2）中的部分低密度稀泥浆颗粒堵塞在所述粗粒土地层的孔隙中，降低所述粗粒土地层的渗透性。