[发明专利]一种用于上软下硬地层盾构施工中洞内的超前注浆方法

说明书

一种用于上软下硬地层盾构施工中洞内的超前注浆方法，系统包括搭设施工平台、盾构土仓填仓、地质钻机、注浆系统、搅拌系统、盾构超前注浆管路安装带有逆止阀、压力传感器的球阀、封孔系统、注浆效果检测系统等装置和系统组成。在盾构停止推进后，用膨润土将盾构土仓进行填仓，通过盾构预留超前注浆孔采用注浆系统对刀盘前方的土体进行加固，解决了在上软下硬地层地面沉降和地层松散的问题，确保了地面管线及建构物和带压开仓施工安全。本发明有效解决了上软下硬地层掘进地面不具备加固处理条件下的沉降控制等施工难题，应用前景广阔，操作简便，提高功效的优点，具有很高的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及盾构施工中洞内注浆的系统，具体涉及一种用于上软下硬地层盾构施工中洞内的超前注浆方法。

背景技术

广州地质被称为“地质博物馆”，主要表现在地形、地貌起伏变化，地质岩性复杂多样的独特特征。开挖断面范围内或开挖延伸方向上出现两种或两种以上的不同地层，且这些地层岩土力学特性差异化大、基岩风化界面起伏大。由于处于广州市闹市区，隧道上方的管线众多，传统的地面提前处理和加固不能满足盾构掘进和开仓换刀的要求。上软下硬地层岩性差异性较大，岩石强度高、掘进速度缓慢，刀盘对地层扰动大，出土量增多，易引起地面沉降，严重时会产生地面塌陷、管线断裂等；且隧道拱顶土层受到长时间掘进扰动，地层松散，压气作业时地面容易漏气，带压开仓换刀具困难。

发明内容

为了客服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于上软下硬地层盾构施工中洞内的超前注浆方法，克服盾构在上软下硬地层施工中存在刀盘刀具的过量磨损、开裂和变形；易造成地面沉降、管片错台、开裂和破损等一系列施工问题，尤其在城市中道路交通繁忙，管线较多，地面不具备处理条件的情况下，提出了一种用于上软下硬地层盾构施工中洞内超前注浆系统和注浆方法，通过本系统运用可有效解决盾构上软下硬地层掘进过程中地面不具备加固处理条件的地面沉降控制，确保地面管线及建构物安全；填充了松散地层，确保了带压开仓施工安全。该施工费用低、工序简单、操作简便、可循环使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于上软下硬地层盾构施工中洞内的超前注浆方法，包括以下步骤：

搭设注浆系统，注浆系统包括施工平台（1），排放地质钻机（3）、连接注浆系统（4）和搅拌系统（5）、在盾构预留超前注浆孔管路安装带有逆止阀、压力传感器的球阀（6）；

盾构土仓填仓(2)：盾构推进油缸伸长至少1400mm，向土仓注入浓度为60s以上膨润土，使土仓压力维持在0.35Mpa,然后通过盾体径向孔向盾体周边注入浓度为60s以上膨润土，然后启动刀盘进行旋转，让膨润土充分在土仓渗透和搅拌均匀，最终土仓压力控制不超过0.45Mpa，最后从土仓壁上打开12点位球阀，判断土仓里被膨润土填充满；

利用盾体上2个盾构超前注浆管安装带有逆止阀、压力传感器的球阀(6)管路进行注浆，角度9°开始钻孔，钻到10m时（刀盘上方），采用封孔系统（7）进行封堵，采用磷酸和水玻璃，磷酸：水体积比=1：25，注浆终止压力为钻孔时水压的2倍或土压上涨至0.35Mpa；封堵完成后，继续向前钻孔，直至完成钻孔长度18m；

钻孔完成后开始后退式注浆，18-14m时注浆采用注浆压力进行控制，注浆压力不超过4.5Mpa；10-12m时注浆采用土仓压力进行控制：土仓压力不超过0.45Mpa，浆液凝固时间为20S左右，减少浆液扩散到土仓；

注浆完成后，进行注浆效果检测（8），盾构土仓进行排渣至土仓1/3处后，进行气密性实验，2小时气压变化不超过0.1bar。

进一步，系统包括搭设平台（1）、盾构土仓填仓（2）、地质钻机（3）、注浆系统（4）、搅拌系统（5）、盾构超前注浆管安装带有逆止阀、压力传感器的球阀(6)、封孔系统(7)、注浆效果检测系统（8）；