[发明专利]一种控制大型矩形顶管掘进土体变形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道施工领域，尤其涉及一种控制大型矩形顶管掘进土体变形的方法、装置及减摩浆液。

背景技术

矩形顶管作为地下通道非开挖施工的一种，其对交通繁忙、人口密度、地面建筑物众多、地下建筑物和管线复杂的市区来说非常重要。其施工特点是不影响穿越段地面的交通及穿越土层中的管线，于是顶进施工中对于土体的变形必须严格控制。

传统土体变形控制措施是通过匹配出土量及施工过程中压注减摩浆液(膨润土+水)，但对复杂地层无法做到严格控制，且对于已形成沉降大的顶进断面尚无明确控制及弥补的措施。

传统土体变形控制的实现方案如下：

1、减摩浆液压注：

1)准备步骤

减摩浆液材料准备：水、膨润土；

调试压浆系统相关设备：地面供水系统、地面拌浆系统、井下浆液压注管路系统；

压注量计算：管节与土体间隙容量；

2)压注步骤

(1)按照一定配比拌制浆液；

(2)发酵后浆液泵送至井下储浆桶；

(3)手动开启注浆管路球阀进行浆液压注；

(4)控制并记录压入量及压注压力；

2、施工中控制匹配进尺量及出土量：

根据断面尺寸计算出理论推进每延米的出土量，根据此数据控制出土量。

施工推进过程中刀盘会对上层土体持续扰动，通过管壁外填充浆液具有一定效果，但针对复杂土层膨润土浆液自身的滤失量及承压性无法保证土体沉降变形在可控范围；根据匹配进尺量控制出土量在经过土体改良后及倒土不彻底等因素下其准确性存在较大波动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种减小摩擦阻力、提高充填浆液的黏度及承压性，并减少在复杂土层中自身的滤失量的控制大型矩形顶管掘进土体变形的方法、装置及减摩浆液。

为实现上述技术效果，本发明公开了一种控制大型矩形顶管掘进土体变形的方法，所述方法包括以下步骤：

拌制减摩浆液，所述减摩浆液的组分包括水、膨润土、高分子聚合物，其中所述高分子聚合物占减摩浆液的2～2.5％；

在所述矩形顶管的管片上设置注浆口，在所述注浆口上连接注浆管路；

于所述管片的推进过程中，通过所述注浆管路对所述管片外表面与土体之间压注所述减摩浆液，于所述管片外表面形成一层泥浆套，以隔断所述管片与所述土体间的直接接触。

本发明进一步的改进在于，所述高分子聚合物包括大、中分子量的聚丙烯酸盐、纤维素盐、抗盐抗钙剂、改性土。用于配制初始基础减摩浆液。大、中分子量的聚合物材料与有益颗粒(切削下的改性土或膨润土)之间，颗粒与颗粒之间相互吸附，形成布满整个泥水空间的网状结构框架，将自由水喝土颗粒包围其结构中，以提高泥浆的粘度切力，降低滤失量，完成造浆护壁的初始浆液。

本发明进一步的改进在于，在所述管片的左右两边对称设置多个所述注浆口。

本发明进一步的改进在于，所述注浆管路包括注浆总管和多个注浆支管，所述注浆支管的第一端分别采用三通或二通相互并接于所述注浆总管上，所述注浆支管的第二端连接所述注浆口。

本发明进一步的改进在于，所述注浆总管与所述注浆支管之间安装有用于控制所述注浆口启闭的电动球阀，所述电动球阀控制连接于PLC控制器，所述PLC控制器控制所述电动球阀采用左右单点循环压注的方式使所述注浆口向所述管片外表面与所述土体之间压注所述减摩浆液。

本发明进一步的改进在于，所述注浆总管与所述注浆支管之间还设有电子压力计，用于监控所述注浆管路内的压力。

本发明进一步的改进在于，所述注浆支管上还设有手动球阀。

本发明进一步的改进在于，在所述管片的推进过程中还包括以下步骤：

拌制改良土体；

在所述矩形顶管的顶部及底部设置压泥口，在所述压泥口上连接压泥管路；

于所述管片的推进过程中，实时监测土体沉降情况，通过所述压泥管路对沉降区域的所述管片与土体之间压注所述改良土体，抬升所述沉降区域。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

1、减摩浆液通过改良，提高稠度、承压性，降低滤失量，大大提高浆液质量；

2、自动化、全断面浆液压注，确保泥浆套连续性及完整性，减少背土，控制土体变形；

3、土体补偿，作为土体变形控制后续手段，能及时稳定施工段土体沉降，对于压入量的调节可以抬升沉降区域，减少沉降量，效果显著。