[发明专利]土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法

权利要求书

1.一种土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、加气管安装：在土压平衡盾构机(1)的盾构机盾体内，安装向土仓(3)内注入空气的加气管(4)；

步骤二、盾构掘进：采用步骤一中所述土压平衡盾构机(1)由后向前对所施工隧道(2)进行盾构掘进施工，所施工隧道(2)为位于上软下硬地层或隧道全断面为硬岩的地铁隧道；

对所施工隧道(2)进行盾构掘进施工过程中，通过加气管(4)向土仓(3)内注入空气，保持土仓(3)内部压力稳定；同时，通过螺旋出土机将土仓(3)内的渣土(7)连续向外排出，使土仓(3)内渣土(7)的上表面始终比出土口(5)顶部高d，其中d＝20cm～40cm；

所述出土口(5)为土仓(3)后侧壁上开设的用于安装所述螺旋出土机的安装口；

步骤三、盾构管片拼装施工：步骤二中盾构掘进施工过程中，按照常规管片拼装衬砌施工工艺进行盾构管片拼装施工，获得拼装成型的管片环(8)。

2.按照权利要求1所述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：步骤二中所述的d＝40cm。

3.按照权利要求1或2所述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：步骤一中所述加气管(4)为土压平衡盾构机(1)内自带的泡沫液注入管(6)。

4.按照权利要求3所述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：所述土压平衡盾构机(1)内自带的泡沫液注入管(6)的数量为多根；步骤一中进行加气管安装时，将土压平衡盾构机(1)内自带的一根所述泡沫液注入管(6)用于注入所述泡沫液，将土压平衡盾构机(1)内自带的剩余泡沫液注入管(6)均与注气设备连接并作为加气管(4)使用。

5.按照权利要求1或2所述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：步骤二中所施工隧道(2)为待施工地铁隧道的一个隧道段，所施工隧道(2)位于所述待施工地铁隧道的中部或前侧；

步骤二中对所施工隧道(2)进行盾构掘进施工之前，先进行土仓注气置换填充，过程如下：通过加气管(4)向土仓(3)内注入空气，并通过所述螺旋出土机将土仓(3)内的渣土(7)逐渐排出，直至土仓(3)内渣土(7)的上表面比出土口(5)顶部高d；

土仓注气置换填充过程中，对土仓(3)内部压力进行实时监控，并保持土仓(3)内部压力稳定。

6.按照权利要求5所述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：土仓注气置换填充过程中，所述土压平衡盾构机(1)处于停止掘进状态，所述土压平衡盾构机(1)的刀盘和螺旋出土机均处于工作状态。

7.按照权利要求1或2所述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：步骤二中对所施工隧道(2)进行盾构掘进施工之前，在土仓(3)的后侧壁上安装一个用于判断土仓(3)内渣土(7)的上表面高度的阀门，所述阀门与出土口(5)顶部的间距为d。

8.按照权利要求1或2所述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：步骤二中采用土压平衡盾构机(1)由后向前对所施工隧道(2)进行盾构掘进施工时，过程如下：

步骤201、初步掘进：采用土压平衡盾构机(1)由后向前掘进一环或两环，掘进过程中对土仓(3)内渣土(7)的上表面高度进行同步监测，并通过控制所述螺旋出土机使土仓(3)内渣土(7)的上表面始终比出土口(5)顶部高d，同时对掘进过程中所述土压平衡盾构机(1)的刀盘扭矩进行记录，此时所述土压平衡盾构机(1)的刀盘扭矩记作T；

步骤202、后续掘进：采用土压平衡盾构机(1)由后向前继续对所施工隧道(2)进行盾构掘进施工；盾构掘进施工过程中，控制所述土压平衡盾构机(1)的刀盘扭矩始终为T即可。

9.按照权利要求1或2所述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：步骤三中进行盾构管片拼装施工时，步骤二中盾构掘进施工完成一环后，均按照常规管片拼装衬砌施工工艺进行盾构管片拼装施工，获得拼装成型的一个所述管片环(8)。

10.照权利要求9述的土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩用压气平衡掘进方法，其特征在于：步骤二中对所施工隧道(2)进行盾构掘进施工时，包括以下步骤：

步骤2-1、前N环掘进；采用土压平衡盾构机(1)由后向前进行前N环掘进施工；其中，N为正整数且L为土压平衡盾构机(1)的盾构机盾体的长度，D为管片环(8)的宽度，表示向上取整；

待完成前N环掘进施工后，所述盾构机盾体与所施工隧道(2)的隧道洞之间的空隙内被带压空气(9)填充；

步骤2-2、下一环掘进：采用土压平衡盾构机(1)由后向前进行下一环掘进施工；该环掘进施工完成后，脱出环与所述隧道洞之间的空隙内被带压空气(9)填充，并采用注浆系统对所述脱出环背后进行同步注浆，通过同步注浆的浆液对所述脱出环与所述隧道洞之间空隙内的被带压空气(9)进行置换；

所述脱出环为该环掘进施工完成时脱出土压平衡盾构机(1)盾尾的一个所述管片环(8)。