[发明专利]盾构用衡盾泥气压开仓保压护壁施工方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，涉及一种土压平衡盾构机(简称土压盾构机)使用衡盾泥气压进仓作业进行保压护壁的施工方法。

背景内容

土压盾构法是城市隧道施工的主流工法，盾构施工中依靠刀具切削岩石和土体，因此需要施工人员进入土仓更换磨损的刀具。因地面见建筑物和地层自稳性差等因素，往往需要带压进仓作业，气压进仓原理是：利用空气压缩机产生的压缩空气注入土仓代替土压，在土舱内建立合理的气压来平衡刀盘前方水、土压力，达到稳定掌子面和防止地下水渗入。施工人员在气压条件下进入土仓，进行检查、维修保养和刀具更换等作业。气压作业的基本条件是周边地层具备气密性条件——渗透系数不能过大。气压作业的缺点是无法采用常规的动火作业。其主要分为两类：

1、直接带压进仓作业；该方法主要针对土体稳定性相对较低、土体透水性相对较小。其主要控制方法是：气压保压过程中，根据气体泄露量，即空压机的加载、卸载时间来判断，若空压机加载时间超过其待机时间的10％，则认为保压不成功。

2、泥膜带压进仓作业：在松软及土层稳定性差、水位较高，渗透性较差的地层中，直接使用气压进仓无法进行保压的情况下，使用膨润土泥膜进行护壁保压，通过分级加压的方法将膨润土泥浆渗透进入松软地层中，并在掌子面直接形成一道泥膜，利用泥膜来隔离泄水、泄气通道。起到护壁保压效果。

该方法优点在于保压能够应对地质条件较差的环境，保压效果强于直接气压作业。缺点：1、泥膜制作的粘度分级难以控制，准备条件复杂；膨润土膨化时间较长，且需要大体积的存储设备，准备时间长。2、压注膨润土泥浆在开挖断面形成有效隔水泥膜，但泥膜长期暴露在空气中容易干裂失效。

当然，还有一种工艺，即回填土仓作业：对于既无法地面加固，也无法实施气压进仓，如地层裂隙发育、地下水含量丰富、渗透系数大的地层，该方法主要是在注浆包裹的措施后，向土仓内部压注低、中、高强度的水泥膨润土砂浆浆液，使土仓内膨润土浆液形成有强度的固结体。优点是：采用水泥砂浆作为土仓填充体支护泥膜，泥膜始终保持湿润特性，从而保证了隔水性能。水泥砂浆填充体的支护稳定性远远高于气体。缺点是：1、材料同样需要稠度分级，准备时间较长；2、如操作不当，极易造成刀盘及盾构机体固结；3、材料回填后，需要重新开挖，增加开仓作业工作量。

对于地质条件更差的环境，如全断面砂层、层裂隙发育、断裂带，江底贯通地层等，既想满足气压进仓作业传统的泥膜护壁工法很难达到保压效果，又避免水泥浆固结盾构机体，还能简化泥浆制作稠度分级及缩短膨化时间。需要一种新型的衡盾泥材料及保压护壁工艺。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种新型的盾构用衡盾泥气压开仓保压护壁施工方法，无需进行地面加固，且采用了新型的衡盾泥，突破了盾构在建构(筑)物下方、形成水力联系的江底、富水断裂带、松散地层中开仓作业的困难，突破了盾构在特殊不稳定地层下进仓作业的困难。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

盾构用衡盾泥气压开仓保压护壁施工方法，包括如下步骤：

S1衡盾泥准备：以粘土浆体作为A液、塑化剂作为B液，将A液和B液混合反应得到衡盾泥；

S2盾构机停止掘进后，在盾构管片外侧压注步骤S1得到的衡盾泥形成止水环；

S3盾构机机体外侧压注步骤S1得到的衡盾泥；

S4用步骤S1得到的衡盾泥置换土仓内渣土；

S5置换完成后，盾构机后退，衡盾泥填充在盾构机刀盘与掌子面之间间隙形成厚度与后退距离相当的泥墙；

S6通过注入衡盾泥，在土仓内分级加压至开仓工作压力的1.3-1.5倍为止；

S7气体置换：停止衡盾泥注入，利用空气对土仓内衡盾泥进行置换，逐步将土仓内压力降至开仓作业压力±0.01MPa。

需要说明的是，步骤S1中，A液由粘土干粉与自来水以质量比1:1.5-1:2混合而成，采用转数大于100r/min的立式搅拌筒进行配制，搅拌时间10-20min，使之塑化粘度达到180-250dpa.s即可，搅拌完成后，无需静止膨化；

B液由塑化剂与自来水以质量比1：1混合而成；

A液与B液以质量比9：1-13：1在注入前混合得到衡盾泥，混合时充分搅拌，并保证混合均匀，搅拌时间为5-10min；搅拌结束时，测量其塑化粘度可达到350-400dpa.s即可。