[发明专利]泥水/土压双模式盾构及其掘进模式转换方法

说明书

本发明公开了一种泥水/土压双模式盾构及其掘进模式转换方法，该泥水/土压双模式盾构配备有泥水模式和土压模式掘进所需要的装置和配套设备，能够采用泥水和土压双模式掘进。在泥水模式转换为土压模式中，关闭旁通泥浆管路、连通管后，观察土仓和气垫仓压力变化，然后判断能否进行转换，有利于确保转换过程土仓压力稳定；在逆流排浆过程中，通过排浆泵可控制泥浆排放速度，实现与盾构掘进速度相匹配，从而可主动维持土仓内压力稳定。在土压模式转换为泥水模式中，先通过螺旋机排出一部分渣土，螺旋机排渣速度快，有利于提高转换效率；而预留的渣土通过逆洗模式完成渣浆置换，可防止螺旋机排出剩余少量土渣时出现喷涌而造成土仓压力失稳。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种泥水/土压双模式盾构及其掘进模式转换方法。

背景技术

采用盾构施工的隧道在盾构选型过程中，一般根据水文地质条件及周边环境因素平衡利弊来选择泥水平衡盾构或土压平衡盾构。

泥水平衡盾构的泥水仓内压力控制精确，面对周边环境复杂区域或水文地质条件差的隧道，施工安全和沉降控制上具有优势；其缺点是配套设备多，场地条件要求高，掘进成本较土压平衡盾构高。土压平衡盾构的土仓内压力控制精度稍差，面对水文地质条件好或周边环境沉降控制要求低的隧道，施工效率及成本具有优势，且配套设备少，场地条件要求低。

随着盾构隧道建设难度的增加，工程上出现了一种双模式盾构，这种盾构兼具泥水平衡盾构和土压平衡盾构的优势。如公开号为CN104879133A的中国专利文献记载了一种双模式盾构机，其能够进行土压平衡模式掘进和泥水平衡模式掘进。

采用双模式盾构施工过程中，需要进行掘进模式的转换，也就是将泥水平衡模式转换为土压平衡模式，或土压平衡模式转换为泥水平衡模式。转换过程中的关键点在于控制土仓内压力波动，维持掌子面稳定、控制上方土层沉降，以及减少喷涌或者堵管。

目前，未见在隧道施工过程中双模式盾构施工案例的相关报导，也没有相关对掘进模式转换做详细描述的文献，为此，有必要提供一种有利于稳定土仓压力、控制沉降和稳定掌子面的双模式盾构的模式转换方法。

发明内容

本发明旨在提供一种泥水/土压双模式盾构掘进模式转换方法，解决现有技术中盾构掘进模式转换过程中土仓压力不稳定的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面是：

设计一种泥水/土压双模式盾构掘进模式转换方法，包括

泥水模式转换为土压模式：

（1.1）当掘进里程达到泥水模式转换土压模式位置时停止掘进，土压模式的各配套设备准备到位；

（1.2）清洗土仓、气垫仓和旁通泥浆管路；

（1.3）关闭清洗完的旁通泥浆管路以及土仓、气垫仓之间的连通管，观察土仓和气垫仓压力变化，若土仓内压力在一段时间内相对稳定，可进行下一步；

（1.4）进行土仓堆渣：

（1.4.1）开启旁通泥浆管路,并打开螺旋机前闸门；

（1.4.2）盾构缓慢推进，土仓内渣土不断堆积；同时，开通土仓上部连通的进浆管，通过旁通泥浆管路将土仓中泥浆带出，并注意观察土仓压力，使盾构掘进速度与排浆速度相匹配，以稳定土仓压力；

（1.4.3）检测土仓内泥浆是否排完，若排完，则关闭进浆管和旁通泥浆管路，打开螺旋机后闸门，运行螺旋机、皮带机，盾构开始按照土压模式掘进；

或土压模式转换为泥水模式：

（2.1）当掘进里程达到土压模式转换泥水模式位置时停止掘进，泥水模式的各配套设备准备到位；

（2.2）排出土仓渣土：