[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

说明书

技术领域

本发明属于地铁盾构施工技术领域，尤其是涉及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。

背景技术

全断面硬岩掘进是地铁区间盾构隧道施工经常碰见的难题，在进行上软下硬及全断面硬岩土压平衡盾构掘进时，经常出现仓内温度高、刀具磨损快、喷涌、注浆质量差引起的管片上浮等问题，导致区间施工费用增加，工期及工程质量不能得到有效保证。随着我国进行大规模的地铁建设，在各个地区的地铁建设领域区间盾构法施工中上软下硬地层及全断面硬岩地层掘进越来越多，如何解决土压平衡盾构上软下硬及全断面硬岩地层过程中掘进仓内温度高、刀具磨损快、喷涌、同步注浆质量差等问题，来降低施工成本，保证工期及施工质量成为国内各个施工单位技术把控的重点。目前国内大部分施工单位在上软下硬地层中掘进采用土压平衡法进行施工，而在全断面硬岩地层采用空仓无压掘进或低土压掘进施工，掘进过程中常出现仓内温度高、刀具磨损快、喷涌、同步注浆质量差等问题。尤其在位于上软下硬及全断面硬岩地层的隧道节段长度长时，施工问题更为突出。如对广州地铁十三号线的一个区间盾构隧道进行施工时，上软下硬及全断面硬岩地层施工长度为2912.35米，占隧道总长的84％，为了提高上软下硬及全断面硬岩地层的土压平衡掘进速度，保证施工工期的同时，降低施工成本，必须对现有的土压平衡盾构掘进方法进行调整。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供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，其设计合理、操作简便且使用效果好，能有效解决上软下硬及全断面硬岩地层盾构掘进过程中存在的多种问题，在提高掘进速度的同时，能有效降低施工成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：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：在土压平衡盾构机的盾构机盾体内，安装向土仓内注入空气的加气管；

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

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

所述出土口为土仓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。

上述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，其特征是：步骤二中所述的d＝40cm。

上述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，其特征是：步骤一中所述加气管为土压平衡盾构机内自带的泡沫液注入管。

上述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，其特征是：所述土压平衡盾构机内自带的泡沫液注入管的数量为多根；步骤一中进行加气管安装时，将土压平衡盾构机内自带的一根所述泡沫液注入管用于注入所述泡沫液，将土压平衡盾构机内自带的剩余泡沫液注入管均与注气设备连接并作为加气管使用。

上述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，其特征是：步骤二中所施工隧道为待施工地铁隧道的一个隧道段，所施工隧道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：通过加气管向土仓内注入空气，并通过所述螺旋出土机将土仓内的渣土逐渐排出，直至土仓内渣土的上表面与出土口顶部的间距为d；

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

上述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，其特征是：土仓注气置换填充过程中，所述土压平衡盾构机处于停止掘进状态，所述土压平衡盾构机的刀盘和螺旋出土机均处于工作状态。

上述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，其特征是：步骤二中对所施工隧道进行盾构掘进施工之前，在土仓的后侧壁上安装一个用于判断土仓内渣土的上表面高度的阀门，所述阀门与出土口顶部的间距为d。

上述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，其特征是：步骤二中采用土压平衡盾构机由后向前对所施工隧道进行盾构掘进施工时，过程如下：