[发明专利]一种富水砂层盾构渣土改良施工系统和施工工法

权利要求书

1.一种富水砂层盾构渣土改良施工系统，其特征是，包括膨润土系统，泡沫注入系统、盾构机渣土改良系统；所述膨润土系统包括盾构机膨润土拌合系统、盾构机膨润土注入系统；

所述盾构机膨润土拌合系统通过管道泵(2)连接盾构机的膨润土存储罐(3)；

所述盾构机膨润土注入系统包括电机(4)带动的膨润土搅拌罐(5)、并通过由泥浆泵(6)控制的出浆管(7)与膨润土发酵罐(8)连接，所述膨润土存储罐(3)与彭润土发酵罐(8)之间连接有由渣浆泵(9)控制的送浆管(10)；

所述泡沫注入系统包括泡沫发生器(13)、空压机、储料罐(14)和管道泵，设于盾构机(1)的刀盘(11)和土仓内的泡沫注入口(12)，泡沫剂注入所述刀盘(11)前方的掌子面和土仓内。

2.根据权利要求1的富水砂层盾构渣土改良施工系统，其特征是，所述盾构机渣土改良系统内的渣土改良剂为注射管道分布；所述刀盘(11)辐条上均匀分布注射孔，所述注射孔包括膨润土注射管道的注射孔、泡沫剂注射管道注射孔；所述土仓内还设有膨润土浆料或泡沫注入口。

3.根据权利要求1或2所述的富水砂层盾构渣土改良施工系统，其特征是，所述改良剂从所述刀盘(11)的前方的面板上注射。

4.根据权利要求1或2所述的富水砂层盾构渣土改良施工系统，其特征是，所述渣土改良剂由膨润土浆液与泡沫剂按比例配制而成。

5.根据权利要求4所述的富水砂层盾构渣土改良施工系统，其特征是，所述膨润土浆液可由高分子聚合物代替。

6.权利要求1-5之一的一种富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，包括以下步骤：

(一)制作膨润土浆液，膨润土进行发酵膨化，泵送运输膨化的膨润土；

(二)运输泡沫剂；

(三)将步骤(一)、步骤(二)膨润土和泡沫剂分别注入盾构机(1)，于所述土仓内进行土体搅拌，进行土体改良。

7.根据权利要求6的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，所述膨润土为钠基膨润土，制成膨润土浆液。

8.根据权利要求6的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，所述膨润土用高分子聚合物代替。

9.根据权利要求6的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，于砂～砂(卵)砾石地层时，所述膨润土PH值7.5～10.0，粘度为2～10Pa·s；

或，于粘土～砂砾石或粘土～卵地层时，所述泡沫剂PH值7.3～8.0，粘度:0.003～0.2Pa·s。

10.根据权利要求8的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，于固结粘土～砂砾地层，所述高分子聚合物为PH值7.5～10.0，粘度：0.7～2.0Pa·s。

11.根据权利要求6的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，所述膨润土浆液的水土比(重量比)为14：1的膨润土；所述膨润土浆液与渣土样体积比为1：3。

12.根据权利要求6的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，所述泡沫剂与水混合的比例为3:100，或6:100。

13.根据权利要求8的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，所述高分子聚合物的改良剂配合比，为高分子聚合物1～3kg、水1000L、渣土7m³的比例。

14.根据权利要求8的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，所述当平均土压的保持0.9bar,采用水土比14:1的膨润土浆液，浓度为3％的泡沫剂。

15.根据权利要求14的富水砂层盾构渣土改良施工系统的施工工法，

1)盾构始发阶段：

(1)1-45环:由于始发降水影响，该段处于无水全砂地层，掘进速度20～30mm/min，膨润土浆液注入速度140～180L/min，注入量7～9m3/环,泡沫剂入量20～30L/环,推力18000～28000KN，刀盘扭矩2700KN·m～3600KN·m；

(2)46-83环:该段处于富水全砂地层，掘进速度30～40mm/min，膨润土浆液注入速度180～240L/min，注入量9～12m3/环,泡沫剂注入量20～30L/环,推力20000～22000KN，刀盘扭矩3200KN·m～3700KN·m；

2)正常掘进阶段

(1)84-195环：该段处于富水全砂地层，掘进速度40～70mm/min，膨润土浆液注入速度130～200L/min，注入量4～6m3/环,泡沫剂注入量40～50L/环,推力19000～25000KN，刀盘扭矩2900KN·m～3800KN·m；

(2)196-548环：该段处于富水全砂地层，含粉质粘士薄夹层，掘进速度70～80mm/min，膨润土浆液注入速度75～200L/min，注入量1.5～4m3/环,泡沫剂注入量25～30L/环,推力14000～21000KN，刀盘扭矩1600KN·m～3400KN·m；

(3)549-690环：该段处于富水全砂地层，掘进速度70～80mm/min，膨润土浆液注入速度80～350L/min，注入量4～7m3/环,泡沫剂注入量40～60L/环,推力15000～21000KN，刀盘扭矩3000KN·m～4100KN·m。