CN103775096A - 一种软弱土层的盾构始发方法 - Google Patents
一种软弱土层的盾构始发方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103775096A CN103775096A CN201410056838.2A CN201410056838A CN103775096A CN 103775096 A CN103775096 A CN 103775096A CN 201410056838 A CN201410056838 A CN 201410056838A CN 103775096 A CN103775096 A CN 103775096A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- earth
- shield launching
- soft layer
- native storehouse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
本发明公开一种软弱土层的盾构始发方法，采用土压平衡盾构机直接掘削井壁进井，在土压平衡盾构机的刀盘推进至开挖面前，预先在土仓内注入一定量的填充物，在土仓内建立主动土压力，使土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡，其满足土压平衡掘进的条件，施工时减小对地层的扰动，防止水土流失，避免地面坍塌，达到安全的始发。其步骤如下：1）测量始发段地质；2）确定始发土仓建压具体参数，加固掘面土层；3）注入填充物进行建压；4）对土仓压力和地表隆陷进行监控；5）盾构机直接掘削始发。本盾构始发方法全自动化操作，施工时间短、效率高，操作方便，资金投入少，又能保证施工时效性，满足政策施工需求。
Description
技术领域
本发明专利涉及盾构始发技术领域，特别是涉及一种软弱土层的盾构始发方法。
背景技术
随着社会的发展、地下空间的开发，盾构技术因有着机械化程度高、劳动强度低、安全快捷等诸多优点，被广泛应用地铁、隧道、市政管道等工程领域。近年来由于盾构技术的相对成熟，出于成本的考虑，车站都大幅度的抬升，从而给盾构始发带来更多的挑战。
盾构始发推进前，需凿除车站的围护结构，凿除围护结构后的土体在一定的时间段内必须保持自稳等，致使盾构在初始阶段的施工难度很大，尤其在软弱地层进行盾构始发时。在软弱地层进行盾构隧道施工过程中，盾构机始发阶段，刀盘刚进入土层进行破岩，土体应力在瞬间得到释放，而土仓从空仓掘进到建立主动土压力来平衡水土被动压力还需要一个过程，但在始发阶段当盾构机进行掘进时，由于土仓和螺旋机存在较大的空间，给土体应力以释放空间，极易造成土体“不稳”，出现大量的涌砂、涌水现象，影响始发质量，严重者可能造成盾构机被掩埋。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种软弱土层的盾构始发方法，其始发安全快速，且节省施工经费。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种软弱土层的盾构始发方法，采用土压平衡盾构机直接掘削井壁始发，在土压平衡盾构机的刀盘推进至开挖面（又称掌子面）前，预先在土仓内注入一定的填充物，在土仓内建立主动土压力，使土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡。在土压平衡盾构机推进至开挖面时，由于土压平衡盾构机土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡，使其满足土压平衡掘进的条件，减小对地层的扰动，防止水土流失，避免地面坍塌，达到安全的始发。
优先的，在土仓内注入一定的填充物前，需要先测量始发段地质，确定始发土仓建压具体参数。
优先的，在确定始发土仓建压具体参数前还可对掘削面土层进行加固。
优先的，在土仓内注入一定的填充物之后，需要对土仓压力和地表隆陷进行监控，确定监控数据符合施工要求后，土压平衡盾构机才直接掘削始发。
优先的，所述填充物可以为空气、水、渣土或塑性流体材料。其中，所述塑性流体材料为钠基膨润土泥浆（也可以为钙基膨润土泥浆或其他普通泥浆），所述钠基膨润土泥浆采用以下组份组成（成分含量为重量百分比）：水玻璃8～15、膨润土36～42、水43～56。
优先的，所述注入填充物进行建压的方法采用双液注浆施工，所述双液注浆施工具体步骤为：（1）将膨润土和水玻璃分别与适量的水混合制成浆液；（2）分别用泵将膨润土浆与水玻璃浆按一定配比量注入土仓内；（3）驱动刀盘转动进行搅拌， 直到将膨润土浆与水玻璃浆的混合液体搅拌均匀形成粘稠状。接着对土仓压力和地表隆陷进行监控，确定无误后关仓门开始掘进始发。
此外，本发明还提供一种软弱土层盾构始发用的土压平衡盾构机，包括刀盘、土仓（也称开挖室）、刀盘驱动、推进油缸、拼装机、螺旋输送机，所述土仓内壁的不同高度位置安装有数个土压传感器，所述土仓通过管道分别与盛有膨润土浆与水玻璃浆的储料罐联通，所述储料罐上还安装有将膨润土浆与水玻璃浆注入所述土仓内的泵。其中，所述管道上还安装有控制阀。
本发明的有益效果是：一种软弱土层的盾构始发方法，通过预先在土仓内注入一定的材料，建立主动土压力，在土压平衡盾构机推进至开挖面时，由于土压平衡盾构机土仓内的主动土压力与开挖面的土层压力相平衡，使其满足土压平衡掘进的条件，施工时减小对地层的扰动，防止水土流失，避免地面坍塌，达到安全的始发。该方法资金投入少，又能保证施工时效性，满足政策施工需求，配合对掘削面进行部分加固（采用冻结法、降水井法、压气法、注浆加固法等）可大大提高本始发方法的安全性。
附图说明
图1是本发明一种软弱土层盾构始发用的土压平衡盾构机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
一种软弱土层的盾构始发方法，采用土压平衡盾构机直接掘削井壁进井，在土压平衡盾构机的刀盘推进至开挖面（又称掌子面）前，预先在土仓内注入一定的填充物，在土仓内建立主动土压力，使土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡。在土压平衡盾构机推进至开挖面时，由于土压平衡盾构机土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡，使其满足土压平衡掘进的条件，减小对地层的扰动，防止水土流失，避免地面坍塌，达到安全的始发。其具体步骤如下：
1）测量始发段地质；
2）确定始发土仓建压具体参数（通过模拟实验及计算确定，如图1所示，控制土仓进土量与螺旋机排土量保持动态平衡，使主动土压力B和被动土压力A建立一个平衡，控制喷涌，保证开挖土体的稳定，得出在软弱地层中带压始发是安全的。）；
3）在土仓内注入一定的填充物进行建压；
4）对土仓压力和地表隆陷进行监控（对地表隆陷进行监控的具体措施为：1、布置监测点，收集初始数据；2、根据水压计变化观测水位；3、利用测量仪器，对地表进行监控。）；
5）确定监控数据符合施工要求后，土压平衡盾构机直接掘削始发。其中，为了提高始发的安全性，在确定始发土仓建压具体参数前还可对掘削面土层进行加固。
优先的，所述填充物可以为空气、水、渣土或塑性流体材料。该塑性流体材料采用钠基膨润土泥浆（也可以为钙基膨润土泥浆或其他普通泥浆，但经过对各种膨润土的试验及测试，最终选用水玻璃和可以与其反应形成粘稠状的钠基膨润土作为 试验材料，在实验室经多次实验，得出了最佳效果的配比。），钠基膨润土泥浆可塑性强且呈粘稠状，可以用泵灌输且方便排出，制备简单，价格相对便宜。
所述钠基膨润土泥浆采用以下组份组成（成分含量为重量百分比）：水玻璃8～15、膨润土36～42、水43～56。附实验数据表：
表1膨润土比重为1.3
表2膨润土比重为1.5
优先的，所述注入填充物进行建压的方法采用双液注浆施工，所述双液注浆施工具体步骤为：
（1）将膨润土和水玻璃分别与适量的水混合制成浆液存放至储料罐内。
（2）储料罐与土仓接管联通后，分别用泵将膨润土浆与水 玻璃浆按一定配比量注入土仓内；其中先开膨润土浆，再开水玻璃浆。膨润土与水玻璃的配合比为：膨润土/水玻璃=1/20。
（3）往土仓内注入足够量混合液体后，土仓内的混合液高度接近土仓闸门，这时，先关水玻璃，再关注浆泵，然后慢慢驱动刀盘转动进行搅拌，直到将膨润土浆与水玻璃浆的混合液体搅拌均匀形成粘稠状。
最后对土仓压力和地表隆陷进行监控，确定无误后关仓门开始掘进始发。本盾构始发方法全自动化操作，施工时间短、效率高，操作方便；配制的钠基膨润土粘稠度合适，可以有效改良砂土，降低扭矩，对刀盘起保护作用；由于钠基膨润土的润滑效果，减少刀盘切削土体时对土体造成的扰动，可防止地面沉降；因土仓建立了实土压力，避免始发时由于气体泄漏出现的土仓真空而引起土层水土流失、地面坍塌。
如图1所示，本发明还提供一种软弱土层盾构始发用的土压平衡盾构机，包括刀盘1、土仓2（也称开挖室）、刀盘驱动3、推进油缸4、拼装机（图中未示）、螺旋输送机5和带式输送机6，所述土仓内壁的不同高度位置安装有数个土压传感器21，所述土仓2通过管道22分别与盛有膨润土浆与水玻璃浆的储料罐7联通，所述储料罐上还安装有将膨润土浆与水玻璃浆注入所述土仓2内的泵23。其中，所述管道22上还安装有控制阀24。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定 本新型实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种软弱土层的盾构始发方法，采用土压平衡盾构机直接掘削井壁始发，其特征在于，在土压平衡盾构机的刀盘推进至开挖面前，预先在土仓内注入一定量的填充物，在土仓内建立主动土压力，使土仓内的压力与开挖面的土层压力相平衡。
2.根据权利要求1所述的一种软弱土层的盾构始发方法，其特征在于，在土仓内注入一定的填充物前，需要先测量始发段地质，确定始发土仓建压具体参数。
3.根据权利要求2所述的一种软弱土层的盾构始发方法，其特征在于，在确定始发土仓建压具体参数前对掘削面土层进行加固。
4.根据权利要求1所述的一种软弱土层的盾构始发方法，其特征在于，在土仓内注入一定的填充物之后，需要对土仓压力和地表隆陷进行监控，确定监控数据符合施工要求后，土压平衡盾构机才直接掘削始发。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种软弱土层的盾构始发方法，其特征在于，所述填充物为空气、水、渣土或塑性流体材料。
6.根据权利要求5所述的一种软弱土层的盾构始发方法，其特征在于，所述塑性流体材料为钠基膨润土泥浆。
7.根据权利要求6所述的一种软弱土层的盾构始发方法，其特征在于，所述钠基膨润土泥浆采用以下组份组成，成分含量为重量百分比：水玻璃8～15、膨润土36～42、水43～56。
8.根据权利要求7所述的一种软弱土层的盾构始发方法，其特征在于，注入填充物进行建压的方法采用双液注浆施工，所述双液注浆施工具体步骤为：（1）将膨润土和水玻璃分别与适量的水混合制成浆液；（2）分别用泵将膨润土浆与水玻璃浆按一定配比量注入土仓内；（3）驱动刀盘转动进行搅拌，直到将膨润土浆与水玻璃浆的混合液体搅拌均匀形成粘稠状。
9.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构机，包括刀盘、土仓、刀盘驱动、推进油缸、拼装机、螺旋输送机，其特征在于，所述土仓内壁的不同高度位置安装有数个土压传感器，所述土仓通过管道分别与盛有膨润土浆与水玻璃浆的储料罐联通，所述储料罐上还安装有将膨润土浆与水玻璃浆注入所述土仓内的泵。
10.根据权利要求9所述的一种软弱土层盾构始发用的土压平衡盾构机，其特征在于，所述管道上还安装有控制阀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410056838.2A CN103775096B (zh) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | 一种软弱土层的盾构始发方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410056838.2A CN103775096B (zh) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | 一种软弱土层的盾构始发方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103775096A true CN103775096A (zh) | 2014-05-07 |
| CN103775096B CN103775096B (zh) | 2016-09-07 |
Family
ID=50567790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410056838.2A Active CN103775096B (zh) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | 一种软弱土层的盾构始发方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103775096B (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105083931A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-11-25 | 中铁六局集团有限公司 | 一种渣土改良装置 |
| CN106007639A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-10-12 | 佛山市泰迪斯材料有限公司 | 一种高粘度触变性泥浆的制备方法 |
| CN106444608A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-22 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种盾构机用流体多功能试验台 |
| CN106761785A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种地铁隧道盾构始发施工工艺 |
| CN107459324A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-12-12 | 山东大学 | 一种盾构用防地层沉降壳体填充材料及其制备方法 |
| CN105781561B (zh) * | 2016-03-28 | 2018-05-01 | 中南大学 | 研究软弱地层应力响应的室内土压平衡盾构掘进模拟系统 |
| CN108729920A (zh) * | 2017-04-20 | 2018-11-02 | 株木建设株式会社 | 隧道掘进装置及隧道掘进方法 |
| CN110847918A (zh) * | 2019-11-23 | 2020-02-28 | 莫庆锋 | 一种隧道施工用盾构机的注浆系统 |
| CN110847917A (zh) * | 2019-11-23 | 2020-02-28 | 黎庆德 | 一种具有防堵塞润滑功能的盾构机 |
| CN113775352A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-12-10 | 厦门厦工中铁重型机械有限公司 | 一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统 |
| CN114837680A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-02 | 济南城建集团有限公司 | 土压平衡盾构机填仓式始发方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101603426A (zh) * | 2009-07-08 | 2009-12-16 | 广东华隧建设股份有限公司 | 一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法 |
| CN101603427A (zh) * | 2009-07-10 | 2009-12-16 | 上海隧道工程股份有限公司 | 盾构同步注浆施工工艺 |
| CN102022119A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-20 | 广东华隧建设股份有限公司 | 一种盾构机平衡始发的方法 |
| JP4854538B2 (ja) * | 2007-02-21 | 2012-01-18 | 鹿島建設株式会社 | シールド機及びチャンバ内閉塞管理方法 |
| CN102606163A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-25 | 天津城建隧道股份有限公司 | 一种盾构法隧道施工地面沉降控制方法 |
| CN102797468A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-11-28 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 盾构隧道浅覆土始发方法 |
| CN203050720U (zh) * | 2012-08-01 | 2013-07-10 | 秦皇岛天业通联重工股份有限公司 | 土压平衡盾构机辅助泥浆保压系统 |
-
2014
- 2014-02-19 CN CN201410056838.2A patent/CN103775096B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4854538B2 (ja) * | 2007-02-21 | 2012-01-18 | 鹿島建設株式会社 | シールド機及びチャンバ内閉塞管理方法 |
| CN101603426A (zh) * | 2009-07-08 | 2009-12-16 | 广东华隧建设股份有限公司 | 一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法 |
| CN101603427A (zh) * | 2009-07-10 | 2009-12-16 | 上海隧道工程股份有限公司 | 盾构同步注浆施工工艺 |
| CN102022119A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-20 | 广东华隧建设股份有限公司 | 一种盾构机平衡始发的方法 |
| CN102606163A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-25 | 天津城建隧道股份有限公司 | 一种盾构法隧道施工地面沉降控制方法 |
| CN203050720U (zh) * | 2012-08-01 | 2013-07-10 | 秦皇岛天业通联重工股份有限公司 | 土压平衡盾构机辅助泥浆保压系统 |
| CN102797468A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-11-28 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 盾构隧道浅覆土始发方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 杨国龙等: "《富水软弱地层EBP 盾构掘进土质改良与舱土压力控制研究》", 《广东土木与建筑》 * |
| 林辉等: "《软弱地层盾构施工土仓带压始发技术》", 《建筑监督检测与造价》 * |
| 林辉等: "《软弱地层盾构施工土仓带压始发技术》", 《建筑监督检测与造价》, vol. 3, no. 1112, 31 December 2012 (2012-12-31) * |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105083931A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-11-25 | 中铁六局集团有限公司 | 一种渣土改良装置 |
| CN105781561B (zh) * | 2016-03-28 | 2018-05-01 | 中南大学 | 研究软弱地层应力响应的室内土压平衡盾构掘进模拟系统 |
| CN106007639A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-10-12 | 佛山市泰迪斯材料有限公司 | 一种高粘度触变性泥浆的制备方法 |
| CN106444608A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-22 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种盾构机用流体多功能试验台 |
| CN106761785B (zh) * | 2016-12-05 | 2018-08-21 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种地铁隧道盾构始发施工工艺 |
| CN106761785A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种地铁隧道盾构始发施工工艺 |
| CN108729920A (zh) * | 2017-04-20 | 2018-11-02 | 株木建设株式会社 | 隧道掘进装置及隧道掘进方法 |
| CN107459324A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-12-12 | 山东大学 | 一种盾构用防地层沉降壳体填充材料及其制备方法 |
| CN107459324B (zh) * | 2017-08-11 | 2019-09-24 | 山东大学 | 一种盾构用防地层沉降壳体填充材料及其制备方法 |
| CN110847918A (zh) * | 2019-11-23 | 2020-02-28 | 莫庆锋 | 一种隧道施工用盾构机的注浆系统 |
| CN110847917A (zh) * | 2019-11-23 | 2020-02-28 | 黎庆德 | 一种具有防堵塞润滑功能的盾构机 |
| CN113775352A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-12-10 | 厦门厦工中铁重型机械有限公司 | 一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统 |
| CN113775352B (zh) * | 2021-06-11 | 2024-02-06 | 厦门厦工中铁重型机械有限公司 | 一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统 |
| CN114837680A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-02 | 济南城建集团有限公司 | 土压平衡盾构机填仓式始发方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103775096B (zh) | 2016-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103775096B (zh) | 一种软弱土层的盾构始发方法 | |
| CN105736004B (zh) | 盾构用衡盾泥气压开仓保压护壁施工方法 | |
| Barla et al. | TBM tunnelling in difficult ground conditions | |
| CN103603689B (zh) | 一种采空区处理帷幕灌浆的施工方法 | |
| CN106285617B (zh) | 天然气水平井完井方法 | |
| CN103334770B (zh) | 一种长大反坡隧道超高水压富水破碎带施工方法 | |
| CN107559015A (zh) | 一种不开仓情况下盾构结泥饼的处理方法 | |
| CN101525881B (zh) | 岩溶地层桩孔护壁构造及桩孔施工方法 | |
| CN204253056U (zh) | 一种盾构机进出洞洞口加固结构 | |
| CN108952760B (zh) | 一种智能循环增-卸压式动态注浆系统及方法 | |
| CN104389559B (zh) | 一种防治厚煤层开采过程中瓦斯超限的方法及装置 | |
| CN101691842A (zh) | 三臂液压凿岩台车及隧道钻孔注浆施工方法 | |
| CN207974823U (zh) | 一种深孔注浆的注浆管路结构 | |
| CN110952953A (zh) | 一种水平定向钻孔口保压封堵装置及应用该装置的涌水处理方法 | |
| CN102777185A (zh) | 一种斜井井筒施工工艺 | |
| CN107217987A (zh) | 煤矿水患治理井钻井方法 | |
| CN103388338A (zh) | 一种新型快速止水及土体改良的方法 | |
| CN105257309B (zh) | 一种砂层中土压平衡盾构机仓内注浆换刀的施工方法 | |
| CN110939404A (zh) | 煤矿巷道破碎围岩顶板水力切缝卸压装置及卸压方法 | |
| CN105221157A (zh) | 盾构隧道内wss注浆加固辅助气压换刀方法 | |
| CN102817361B (zh) | 一种用在破碎岩体帷幕灌浆的双套管顶盖及其施工方法 | |
| CN108756883A (zh) | 一种煤矿坚硬顶板注浆压裂方法及系统 | |
| CN103498478A (zh) | 岩石坝基帷幕灌浆施工方法 | |
| CN108979646A (zh) | 一种冷冻过程中盾构机土仓介质置换方法 | |
| CN113464203A (zh) | 一种矿井地质异常体地面—井下联合探查及治理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |