[发明专利]砂卵石地层大直径盾构带压换刀施工方法

摘要

本发明公开了砂卵石地层大直径盾构带压换刀施工方法，包括对盾尾管片进行地下水封堵，向盾构机四周注入惰性浆液，以及通过高比重泥浆对盾构机掌子面的漏气缝隙进行渗透，最后通过高粘度泥浆在盾构机掌子面形成泥模，完成对土仓内环境的封闭等步骤，采用本发明所述的带压换刀方法能够保证土仓内的压力稳定，既保证了土仓内作业人员的安全，又保证了掌子面土体的稳定性，延长土仓的保压时间和工人的换刀作业时间，保证刀具一次性更换成功，提高盾构机的换刀效率。

主权项

1.砂卵石地层大直径盾构带压换刀施工方法，其特征在于：包括以下步骤：A、地质评估：结合施工地地质情况报告将地质情况稳定的地段作为停机换刀地点；B、根据人体可承受的气压值和水土压力值确定开仓气压的理论值；C、开仓气压压气实验：通过螺旋机排出土仓内渣土至露出土仓中部的加气大球阀，对土仓保压一小时后检测土仓内压力，将检测值与步骤B中的计算值比对，此地层选取的开仓气压值一般比理论计算值高0.2bar；D、地下水封堵：停机前3‑5环向盾构机盾体四周同步注入惰性浆液或堵水材料，同时盾尾增加注入盾尾油脂量；停机后，在盾尾第3‑4环管片之间注入聚氨酯或环氧树脂，在第5‑6环管片之间注入水泥浆和水玻璃混合的双浆液，同时通过前盾径向注浆口向盾壳外注粘度大于80s的膨润土浓浆；E、渣土置换：用螺旋机从土舱的底部排渣，同时启动手动加气注入系统。加气时，根据土舱内压力变化情况，调整手动阀的大小，保证土舱内压力的稳定；土舱内的渣土排出2/3后，立即停止螺旋机排渣；开始通过膨润土系统，向土舱的顶部注入膨润土泥浆，在加膨润土的同时，逐步关闭手动加气，等到膨润土充满土舱的2/3后，开始保压；使用原状膨润土调制比重1.18～1.2的泥浆，用注浆泵从土舱隔板上部的备用管路把泥浆注入土舱，螺旋机慢慢出土，将土舱内的上半部渣土置换成泥浆；当置换1/2以上后暂停置换，从土舱中部放浆取样测试，如果泥浆比重小于1.18，继续从土舱上部注入大比重泥浆，螺旋机慢慢出土或从土舱中部放出泥浆，直至土舱中部放出的泥浆比重不小于1.18；F、渗透成膜：置换完成后，保压渗透；过程中如果土舱压力有下降，即从土舱上部小流量补充泥浆；随着渗透时间延长渗透量越来越小，直至2～3h不需要补充泥浆仍能保持压力稳定，说明地层缝隙基本被填充，可以进行成膜阶段的工作；用高粘膨润土调制泥浆，并用马氏漏斗测量泥浆粘度大于80s，置换土舱内大比重泥浆；保持土舱压力，过程中每间隔3小时从土舱中部放浆取样测试一次，如果取样泥浆粘度小于60s，即进行泥浆置换，如粘度大于60s则不需要置换；始终保持土舱压力，保压持续6小时不需要补充泥浆可判定泥膜制作成功，否则延长成膜时间；保压成膜过程可持续12小时，使泥膜厚度增厚，加强泥膜保压的可靠性；G、气密性实验：泥膜制作完成后，首先打开进入土舱的自动加气阀门，然后从土舱中部缓慢放浆或螺旋输送机缓慢放浆，注意放出的泥浆与补充的压缩空气体积相等以保证舱内压力不降低，可把放出的浆液泵入渣土车测量放浆体积，直至放完土舱上半部的泥浆；这个过程必须注视供气管压力，如果供气管压力接近土舱压力说明泥膜闭气效果不好漏气量大，应立即停止放浆，需继续制作泥膜；如果供气管压力远大于土舱压力说明漏气量小，可以继续放浆，放浆完成后关闭放浆阀；放浆完成，土舱上半部空间为压缩空气，空气自动保压系统自动维持舱内压力稳定；观察半小时，土舱上部和中部压力稳定，供气管压力较高且不下降，空压机不频繁启动，证明土舱内压缩空气保压良好，具备带压进舱条件，否则重复上述步骤F；H、人仓气密性实验：从0bar升压至设计值3.6bar不超过10min即为合格，降压操作过程中通常会出现土舱门漏气现象，造成气压降不到0bar，现场实践得出若降压后气压能小于0.3bar，则为安全，若气压降不到0.3bar，需要带压进行土舱门的密封处理；I、进仓换刀：工作人员通过人仓进入到土仓内，进行刀具更换作业。