[发明专利]高强度基岩凸起地层盾构施工方法

说明书

本发明公开了一种高强度基岩凸起地层盾构施工方法，步骤如下：（1）选取盾构机：选取复合土压平衡盾构机掘进施工；（2）设置进仓点并对所述进仓点区域设置加固区；（3）盾构掘进施工过程中采用全土压满仓掘进模式，严格控制出渣量；对土体进行改良；进行同步注浆及二次注浆；盾构掘进到进仓点时，带压进仓检查刀具是否有异常磨损；（4）盾构管片拼装施工；（5）盾尾后脱出地表后，增加同步注浆量并进行管片壁后补注浆。本发明高强度基岩凸起地层盾构施工方法，能够及时检查更换刀具，处理土仓内的问题，保证破岩能力，全土压满仓掘进模式，防止掌子面在压力急剧波动中也易造成坍塌，满足在上软下硬、砂层及可能的预裂爆破等地层大扭矩的施工需求。

技术领域

本发明涉及隧道盾构技术施工领域，尤其是涉及一种高强度基岩凸起地层盾构施工方法。

背景技术

高强度基岩凸起地层自然抗压强度达到160~204Mpa，地层为残积质黏土和全风化花岗岩，局部存在中、微风风化花岗岩（基岩凸起），基岩凸起土石分界面由于土壤空隙中移动的水分受到孔隙度极低的岩体阻挡，在岩体表面汇集成水流，水量丰富，施工过程中易出现糊刀盘、结泥饼、掌子面坍塌、土压盾构喷涌、刀盘刀具异常磨损、盾构机工作状态不佳、雨水管涵等建筑物沉降超限等问题，对隧道盾构施工造成很大影响，特别在市区施工受环境影响无法采用常规手段进行预破碎的情况下，盾构机如何安全穿越基岩凸起地层成为隧道盾构施工中的重大难题。

针对上述情况，基于广州地铁盾构穿越长度超过100m，岩石单轴抗压强度超过100Mpa的长距离基岩凸起的工程需要，采用了矿山法开挖硬岩，盾构空推方式的施工方法，但此种方式增加了暗挖施工的风险。另外，深圳地铁5号线基岩凸起11个盾构区间开展了钻孔爆破、人工挖孔桩破碎、冲击破碎等基岩处理方式，得出了适应不同工况的基岩预破碎方法，但必须提供预破碎的施工条件，同时预破碎对周边环境和盾构掘进会带来新的次生灾害。

近年来随着盾构装备水平、地质研判能力、掘进管理理念和环境保护要求的明显提升，为避免基岩凸起预破碎带来的次生危害，国内部分学者提出了回归盾构掘进的新思路，即能够实现刀具的随时更换，保证盾构具备破岩能力，在谨慎操作情况下，上软下硬地层不采用预破碎处理而顺利掘进。

现有盾构机直接穿越软硬不均地层的工程案例中，硬岩单轴抗压强度多在120Mpa以下，且隧道上方的环境单一。而现如今厦门地区极高强度基岩凸起软硬不均地层遇到平均单轴抗压强度160Mpa，最高强度206Mpa的极高强度硬岩，且洞顶上方4m存在大型雨水管涵的复杂工况国内外尚无可借鉴案例。实际进行施工时，主要存在以下技术问题：盾构机选型的适用性较难把握；施工过程中易出现糊刀盘、结泥饼、掌子面坍塌、土压盾构喷涌；刀盘刀具异常磨损、盾构机工作状态不佳、雨水管涵等建筑物沉降超限等问题。

发明内容

为了更好解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供一种高强度基岩凸起地层盾构施工方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种高强度基岩凸起地层盾构施工方法，步骤如下

（1）选取盾构机：对盾构机欲掘进位置所处地层的地质进行预先勘测，并根据地质勘测结果，选取复合土压平衡盾构机掘进施工，所述复合土压平衡盾构机的刀盘及支撑系统本身设置有搅拌装置，所述复合土压平衡盾构机设有泡沫注入系统和膨润土注入系统以改良高强度基岩凸起地层的渣土；

（2）设置进仓点并对所述进仓点区域设置加固区：检测通过钻孔取芯出来的岩石，对其进行研磨性分析，预判所述复合土压平衡盾构机刀具磨损情况，预测复合土压平衡盾构机一次掘进可达长度，并根据所述复合土压平衡盾构机一次掘进可达长度设置进仓点并对所述进仓点区域设置加固区；

（3）盾构掘进施工：