CN107201905A - 上软下硬地层中盾构在常压下中心刀箱修复工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上软下硬地层中盾构在常压下中心刀箱修复工艺，解决了在上软下硬地质条件下盾构机实现常压下更换中心刀箱的问题。本发明通过盾构机土仓带压下先用膨润土浆液置换土仓及刀盘附近的渣土，在已开挖的洞体壁上形成一层泥浆护壁，然后在带压的情况下用砂浆置换膨润土浆液，使砂浆在开挖洞体中和土仓中凝结，形成对上软下硬地层的支撑，使之不会塌陷，最后，通过人工清理土仓中和刀盘附近的凝结的砂浆，实现了常压下进入土仓进行换刀的操作，即解决了换刀的难题，又避免了刀盘上方土体的塌陷。现场操作简单，实施容易，投资小。

Description

上软下硬地层中盾构在常压下中心刀箱修复工艺

技术领域

本发明涉及一种盾构机刀盘的中心刀箱修复工艺，特别涉及一种在上软下硬地质条件下盾构对盾构机刀盘上的中心刀箱进行修复的工艺。

背景技术

上软下硬地层是由两种或两种以上不同地质层组成的，并且各层的岩土力学性质、工程地质和水文地质等特征相差悬殊。盾构机在盾构遂道，在盾构开挖断面及开挖延伸方向上，当遇到上软下硬地层，盾构机刀盘开挖面上部为粉土夹粉砂，盾构机刀盘开挖面的下部为中风化砂岩时，盾构机必须采用土压平衡掘进模式工作，通过调节盾构机推力和螺旋机出土量，来增加土仓内压力，并将该压力传递到刀盘切口处，对刀盘上方粉土夹粉砂构成支撑平衡，使之不产生地层沉降和塌陷现象。盾构刀盘上布设有正面滚刀、边缘滚刀、中心双联滚刀等刀具，中心双联滚刀安装在刀盘中心处的刀箱内，在该土压平衡模式工作状态下，若中心刀箱此时发生损坏，需要更换时，为了不发生地层沉降和塌陷，一般是采用人工带压进入土仓后，用碳刨动火切割中心刀箱，进行刀箱修复更换作业的，带压动火进仓作业需要进行繁琐的进仓增压及出仓减压施工准备，存在刀箱更换周期长、作业风险高和带压动火切割土仓无法排烟的问题。因此，如何实现在常压下更换中心刀箱，成为现场盾构施工中急需要解决的技术难题。

发明内容

本发明提供了一种上软下硬地层中盾构在常压下中心刀箱修复工艺，解决了在上软下硬地质条件下盾构机实现常压下更换中心刀箱的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种上软下硬地层中盾构在常压下中心刀箱修复工艺，包括以下步骤：

第一步、当盾构刀盘掘进到开挖面上部为粉土夹粉砂地层，中部为中风化砂岩地层，下部为微风化砂岩地层时，若刀盘中心刀箱损坏，需要进行更换时，停止盾构刀盘旋转；

第二步、将盾构机人员仓11点位置径向孔球阀与膨润土输送管连接在一起，将膨润土输送管的另一端与同步注浆泵连接在一起，用粘度大于40秒的膨润土浆液置换同步注浆泵所连接的浆液储存桶中的浆液；

第三步、设定同步注浆泵的压力为此时刀盘位置上的土压力的两倍，同时启动同步注浆泵和螺旋输送机，用带压的膨润土浆液来置换盾构机土仓中的渣土；当螺旋机出口处出现膨润土浆液时，单独启动盾构刀盘，使其开始旋转，同步注浆泵仍保持原注入压力，并将膨润土浆液继续注入盾构机土仓，直到螺旋输送机输送出的渣料均为膨润土浆液时，螺旋输送机及同步注浆泵同时停止工作，开始监测盾构机土仓内的土压力，当盾构机土仓内的土压力下降0.2帕时，再次开启同步注浆泵，向盾构机土仓内继续注入压力为土压力两倍的膨润土浆液，当盾构机土仓内土压力恢复到原值时，停止同步注浆泵的膨润土浆液的注入，继续观察盾构机土仓内土压力，如此反复，直至盾构机土仓内的土压力下降不超过0.2帕为止；

第四步、配置水泥砂浆，其配比为：水泥：沙子：水=1:5.1:1.2，用配置好的砂浆置换同步注浆泵所连接的浆液储存桶中的膨润土浆液；

第五步、设定同步注浆泵的压力为土压力的两倍，同时启动同步注浆泵、盾构刀盘和螺旋输送机，用带压的砂浆来置换盾构机土仓中的膨润土浆液；注砂浆过程中，盾构刀盘以每分钟1转的速度不间断地旋转，直到螺旋输送机输送出的膨润土浆液被注入的砂浆全部置换，操作盾构机后退5至10厘米，空出刀盘前方导洞，并将盾尾铰接锁定，停止同步注浆泵，同时反向启动螺旋输送机，开始监测盾构机土仓内的土压力，当盾构机土仓内的土压力下降0.2帕时，再次开启同步注浆泵，向盾构机土仓内继续注入压力为土压力两倍的砂浆，当盾构机土仓内土压力恢复到原值时，停止同步注浆泵砂浆的注入，继续观察盾构机土仓内土压力，如此反复，直至盾构机土仓内的土压力下降不超过0.2帕为止；

第六步、从螺旋输送机输送出的膨润土浆液被注入的砂浆全部置换后开始计时，时间满48小时后，通过盾构机土仓的各球阀进行仓内砂浆采样，判断砂浆固结强度，当盾构机土仓中的砂浆终凝后，打开盾构机土仓仓门，通过人工开挖清理盾构机土仓内的砂浆及盾构刀盘后的砂浆；

第七步、利用人工风镐破除的方式，在刀盘中心刀箱前开挖出一个导洞，采用碳刨动火切割刀盘中心刀箱，并更换新的刀盘中心刀箱。

本发明通过盾构机土仓带压下先用膨润土浆液置换土仓及刀盘附近的渣土，在已开挖的洞体壁上形成一层泥浆护壁，然后在带压的情况下用砂浆置换膨润土浆液，使砂浆在开挖洞体中和土仓中凝结，形成对上软下硬地层的支撑，使之不会塌陷，最后，通过人工清理土仓中和刀盘附近的凝结的砂浆，实现了常压下进入土仓进行换刀的操作，即解决了换刀的难题，又避免了刀盘上方土体的塌陷，现场操作简单，实施容易，投资小。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细说明：

一种上软下硬地层中盾构在常压下中心刀箱修复工艺，包括以下步骤：

第一步、当盾构刀盘9掘进到开挖面上部为粉土夹粉砂地层1，中部为中风化砂岩地层2，下部为微风化砂岩地层3时，若刀盘中心刀箱6损坏，需要进行更换时，停止盾构刀盘旋转；

第二步、将盾构机人员仓11点位置径向孔球阀5与膨润土输送管8连接在一起，将膨润土输送管8的另一端与同步注浆泵14连接在一起，用粘度大于40秒的膨润土浆液置换同步注浆泵所连接的浆液储存桶13中的浆液；

第三步、设定同步注浆泵14的压力为此时刀盘位置上的土压力的两倍，同时启动同步注浆泵14和螺旋输送机11，用带压的膨润土浆液来置换盾构机土仓10中的渣土；当螺旋机出口处出现膨润土浆液时，单独启动盾构刀盘9，使其开始旋转，同步注浆泵14仍保持原注入压力，并将膨润土浆液继续注入盾构机土仓10，直到螺旋输送机11输送出的渣料均为膨润土浆液时，螺旋输送机（11）及同步注浆泵（14）同时停止工作，开始监测盾构机土仓10内的土压力，当盾构机土仓10内的土压力下降0.2帕时，再次开启同步注浆泵14，向盾构机土仓10内继续注入压力为土压力两倍的膨润土浆液，当盾构机土仓10内土压力恢复到原值时，停止同步注浆泵11的膨润土浆液的注入，继续观察盾构机土仓10内土压力，如此反复，直至盾构机土仓10内的土压力下降不超过0.2帕为止；

第四步、配置水泥砂浆，其配比为：水泥：沙子：水=1:5.1:1.2，用配置好的砂浆置换同步注浆泵14所连接的浆液储存桶13中的膨润土浆液；

第五步、设定同步注浆泵14的压力为土压力的两倍，同时启动同步注浆泵14、盾构刀盘9和螺旋输送机11，用带压的砂浆来置换盾构机土仓10中的膨润土浆液；注砂浆过程中，盾构刀盘9以每分钟1转的速度不间断地旋转，直到螺旋输送机11输送出的膨润土浆液被注入的砂浆全部置换，操作盾构机后退5至10厘米，空出刀盘前方导洞12，以保证砂浆在刀盘前形成砂浆固化层，并将盾尾铰接锁定，停止同步注浆泵14，同时反向启动螺旋输送机11，开始监测盾构机土仓10内的土压力，当盾构机土仓10内的土压力下降0.2帕时，再次开启同步注浆泵14，向盾构机土仓10内继续注入压力为土压力两倍的砂浆，当盾构机土仓10内土压力恢复到原值时，停止同步注浆泵14砂浆的注入，继续观察盾构机土仓10内土压力，如此反复，直至盾构机土仓10内的土压力下降不超过0.2帕为止；从而在盾构机土仓10外的盾构机壳体与已盾构开挖洞体壁之间的空隙、刀盘四周及盾构机土仓10内形成砂浆填充区4；

第六步、从螺旋输送机11输送出的膨润土浆液被注入的砂浆全部置换后开始计时，时间满48小时后，通过盾构机土仓10的土仓球阀7进行仓内砂浆采样，判断砂浆固结强度，当盾构机土仓10中的砂浆终凝后，打开盾构机土仓10仓门，通过人工开挖清理盾构机土仓10内的砂浆及盾构刀盘9后的砂浆填充区4，形成人工进仓换刀的通道，剩余的砂浆填充区4形成对盾构机外土体的密闭和支撑，为常压进仓换刀创造了条件；

第七步、利用人工风镐破除的方式，在刀盘中心刀箱6前开挖出一个导洞，采用碳刨动火切割刀盘中心刀箱6，并更换新的刀盘中心刀箱。

Claims (1)

1.一种上软下硬地层中盾构在常压下中心刀箱修复工艺，包括以下步骤：

第一步、当盾构刀盘（9）掘进到开挖面上部为粉土夹粉砂地层（1），中部为中风化砂岩地层（2），下部为微风化砂岩地层（3）时，若刀盘中心刀箱（6）损坏，需要进行更换时，停止盾构刀盘旋转；

第二步、将盾构机人员仓11点位置径向孔球阀（5）与膨润土输送管（8）连接在一起，将膨润土输送管（8）的另一端与同步注浆泵（14）连接在一起，用粘度大于40秒的膨润土浆液置换同步注浆泵所连接的浆液储存桶（13）中的浆液；

第三步、设定同步注浆泵（14）的压力为此时刀盘位置上的土压力的两倍，同时启动同步注浆泵（14）和螺旋输送机（11），用带压的膨润土浆液来置换盾构机土仓（10）中的渣土；当螺旋机出口处出现膨润土浆液时，单独启动盾构刀盘（9），使其开始旋转，同步注浆泵（14）仍保持原注入压力，并将膨润土浆液继续注入盾构机土仓（10），直到螺旋输送机（11）输送出的渣料均为膨润土浆液时，螺旋输送机（11）及同步注浆泵（14）同时停止工作，开始监测盾构机土仓（10）内的土压力，当盾构机土仓（10）内的土压力下降0.2帕时，再次开启同步注浆泵（14），向盾构机土仓（10）内继续注入压力为土压力两倍的膨润土浆液，当盾构机土仓（10）内土压力恢复到原值时，停止同步注浆泵（11）的膨润土浆液的注入，继续观察盾构机土仓（10）内土压力，如此反复，直至盾构机土仓（10）内的土压力下降不超过0.2帕为止；

第四步、配置水泥砂浆，其配比为：水泥：沙子：水=1:5.1:1.2，用配置好的砂浆置换同步注浆泵（14）所连接的浆液储存桶（13）中的膨润土浆液；

第五步、设定同步注浆泵（14）的压力为土压力的两倍，同时启动同步注浆泵（14）、盾构刀盘（9）和螺旋输送机（11），用带压的砂浆来置换盾构机土仓（10）中的膨润土浆液；注砂浆过程中，盾构刀盘（9）以每分钟1转的速度不间断地旋转，直到螺旋输送机（11）输送出的膨润土浆液被注入的砂浆全部置换，操作盾构机后退5至10厘米，空出刀盘前方导洞（12），并将盾尾铰接锁定，停止同步注浆泵（14），同时反向启动螺旋输送机（11），开始监测盾构机土仓（10）内的土压力，当盾构机土仓（10）内的土压力下降0.2帕时，再次开启同步注浆泵（14），向盾构机土仓（10）内继续注入压力为土压力两倍的砂浆，当盾构机土仓（10）内土压力恢复到原值时，停止同步注浆泵（14）砂浆的注入，继续观察盾构机土仓（10）内土压力，如此反复，直至盾构机土仓（10）内的土压力下降不超过0.2帕为止；

第六步、从螺旋输送机（11）输送出的膨润土浆液被注入的砂浆全部置换后开始计时，时间满48小时后，通过盾构机土仓（10）的各球阀进行仓内砂浆采样，判断砂浆固结强度，当盾构机土仓（10）中的砂浆终凝后，打开盾构机土仓（10）仓门，通过人工开挖清理盾构机土仓（10）内的砂浆及盾构刀盘（9）后的砂浆；

第七步、利用人工风镐破除的方式，在刀盘中心刀箱（6）前开挖出一个导洞，采用碳刨动火切割刀盘中心刀箱（6），并更换新的刀盘中心刀箱。