[发明专利]一种富水砂卵石地层盾构掘进施工渣土改良工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑隧道工程施工渣土改良，特别是一种富水砂卵石地层盾构掘进施工渣土改良。

背景技术

土压平衡盾构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仓内，并使仓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仓下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。

富水砂卵石地层含水丰富，渗透系数大；岩体松散，无胶结，自稳能力差，单个石块强度高，卵石块在地层中起骨架作用，是一种典型的力学不稳定地层，颗粒之间的空隙大，没有粘聚力，砂卵石地层颗粒之间点对点传力，地层反应灵敏。刀盘旋转切削时，地层很易破坏原来的相对稳定或平衡状态而产生坍塌，引起较大的地层损失和围岩扰动，地面沉降反应速率快。针对富水砂卵石地层特殊性，必须对地层渣土特性进行改良，以适应土压平衡盾构法施工。良好的渣土改良有利于控制地面沉降，并且能减轻盾构机部件磨耗，提高施工进度。目前，富水砂卵石地层盾构施工主要是依靠“泡沫试剂+气+水”进行渣土改良，存在以下弊端：

(1)该地层地下水丰富、渗透系数大，单纯依靠泡沫气压、刀盘切削渣土建立土压，不能满足阻止地下水进入土仓从而减缓地层坍塌速率的要求。

(2)盾构掘进施工易发生“喷涌”现象，影响施工安全。

(3)盾构长时间停机，泡沫气压会在地层中散发，因此采用“泡沫+气+水”渣土改良方法不能起到固砂、泥的作用。

(4)采用“泡沫+气+水”渣土改良方法不能满足渣土流动性、和易性以及阻水功效，影响施工进度。

富水砂卵石地层对盾构刀盘、刀具、螺旋运输机等主要部件磨损严重。

发明内容

鉴于现有技术的以上不足，本发明旨为富水砂卵石地层盾构法施工控制地面沉降，减轻盾构机部件磨耗，提高施工进度。具体解决如下问题：

(1)减缓掘进施工中盾构刀盘扰动地层而产生的地层坍塌速率；

(2)解决富水砂卵石地层盾构施工发生“喷涌”现象的问题，保障施工安全；

减轻盾构刀盘、刀具、螺旋输送机等盾构机主要部件的磨耗。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

一种富水砂卵石地层盾构掘进施工渣土改良工艺，在对富水砂卵石地层采用土压平衡盾构在对地层渣土特性进行改良的同时进行隧道工程施工作业。包含：1)渣土改良添加剂中增加聚丙烯酰胺组分，其配比浓度为1—3％质量百分比；2)在盾构台车内设置水箱，人工搅拌均匀1)渣土改良添加剂中后用水泵通过盾构机的膨润土通道加注到刀盘前部，从而对渣土特性进行改良。

这样，采用本发明工艺，利用聚丙烯酰胺能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附，起絮凝作用；通过刀盘搅拌以及聚丙烯酰胺本身具有的物理、化学性质，对渣土起粘合作用。从而缓解盾构掘进施工时地层坍塌速率，有效控制地面沉降。聚丙烯酰胺在中性和酸性条件下均有增稠作用，地下水不容易穿透渣土层，从而解决了富水砂卵石地层盾构施工发生“喷涌”现象。聚丙烯酰胺能有效地降低渣土流动时的摩擦阻力，从而减轻盾构刀盘、刀具、螺旋输送机等主要部件的磨耗。

本发明的优点和积极效果可归纳为

(1)利用聚丙烯酰胺能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附，起絮凝作用；通过刀盘搅拌以及聚丙烯酰胺本身具有的物理、化学性质，对渣土起粘合作用。从而缓解盾构掘进施工时地层坍塌速率，有效控制地面沉降。

(2)聚丙烯酰胺在中性和酸性条件下均有增稠作用，地下水不容易穿透渣土层，成功地解决富水砂卵石地层盾构施工易发生“喷涌”现象。

(3)减轻盾构刀盘、刀具、螺旋输送机磨损，降低设备维修、换刀风险。

(4)实施简单，成本低。

掘进施工渣土变稠，成功降低渣土外运成本，保护城市环境。

具体实施方式

在对富水砂卵石地层采用土压平衡盾构在对地层渣土特性进行改良的同时进行隧道工程施工作业。包含：1)渣土改良添加剂中增加聚丙烯酰胺组分，其配比浓度为1—3％质量百分比；2)在盾构台车内设置水箱，人工搅拌均匀1)渣土改良添加剂中后用水泵通过盾构机的膨润土通道加注到刀盘前部，从而对渣土特性进行改良。本发明利用聚丙烯酰胺能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附，起絮凝作用；通过刀盘搅拌以及聚丙烯酰胺本身具有的物理、化学性质，对渣土起粘合作用。从而缓解盾构掘进施工时地层坍塌速率，有效控制地面沉降。