CN110966011A - 盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法,旨在裂隙发育、强透水性的特殊复合地层中,采用向刀盘前方依次压注高粘度膨润土浆液、水泥膨润土浆液、衡盾泥三种性质各异的泥膜材料,达到构筑起一种组合型泥膜的目的,为气压作业提供稳定、安全的作业环境。

Description

盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法
技术领域
本发明涉及一种盾构隧道工程中气压开仓施工技术,尤其是一种适用于盾构气压开仓用复合型泥膜制作方法。
背景技术
随着我国轨道交通建设的蓬勃发展,盾构法隧道施工的案例已经越来越普遍,然而由于各种不可预见的原因,难免会采用开仓的方式对盾构机进行检修施工。当盾构处于稳定的地层中时,一般可采用常压开仓施工,但如果掌子面土体的自立性较差,则大多需要实施气压作业。气压作业属于高风险作业,作业过程中,掌子面的稳定与否,严重威胁着施工人员的安全。因此,保证掌子面的稳定是气压作业是否可行的前提。
在稳定性较差的地层中,《盾构法开仓及气压作业技术规范(CJJ217-2014)》推荐的做法是采用泥膜护壁的辅助作为辅助工法稳定掌子面土体,为气压作业提供保障。
但在特殊的复合地层中,上部可能存在河流和强透水砂层,下部则为强风化的岩层,由于地层空隙大,常规的膨润土泥浆无法构件起适用与气压作业的泥膜,无法为施工人员提供安全的作业环境。
发明内容
本发明是要提供一种盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法,旨在裂隙发育、强透水性的特殊复合地层中,采用向刀盘前方依次压注高粘度膨润土浆液、水泥膨润土浆液、衡盾泥三种性质各异的泥膜材料,达到构筑起一种组合型泥膜的目的,为气压作业提供稳定、安全的作业环境。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法,在裂隙发育、强透水性的特殊复合地层中,采用向刀盘前方依次压注高粘度膨润土浆液、水泥膨润土浆液、衡盾泥三种性质各异的泥膜材料,达到构筑起一种组合型泥膜的目的,为气压作业提供稳定、安全的作业环境。
进一步,所述压注高粘度膨润土浆液采用漏斗粘度为80~100s的高粘度膨润土浆液,在为1.1P~1.3P气压力下,P为作业工作压力,将土仓内的渣土尽量多地用膨润土浆进行置换,置换量不小于1.5倍土仓容量,并将膨润土浆向掌子面周边地层压注,封闭漏水通道。
进一步,所述压注水泥膨润土浆液,采用向高粘度膨润土浆内加入质量比约10%的普通硅酸盐水泥,配置成初凝时间不小于24小时的水泥膨润土浆液,在在为1.2P~1.5P气压力下,P为作业工作压力,用水泥膨润土浆液将土仓内的高粘度膨润土浆液尽量多地用进行置换,置换量不小于1.5倍土仓容量,并对掌子面周边地层进行充填及渗透,将高粘度的水泥膨润土浆液向周边压注,封闭漏水通道。
进一步,所述压注衡盾泥,在为1.3P~1.6P气压力下,P为作业工作压力,将土仓内的水泥膨润土浆尽量多地用进行置换,置换量不小于2倍土仓容量,并将衡盾泥向掌子面周边地层压注,封闭漏水通道,形成组合型泥膜。
本发明的有益效果是:
本发明采用向刀盘前方依次压注高粘度膨润土浆液、水泥膨润土浆液、衡盾泥三种性质各异的泥膜材料,达到构筑起一种组合型泥膜的目的,为气压作业提供稳定、安全的作业环境。
附图说明
图1是盾构气压开仓用组合型泥膜示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
本发明的盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法,其步骤为:
一、确定气压作业工作压力P(下文中工作压力简称为P)
(1)理论计算的气压工作压力值
P=PW+Pt
PW一计算至隧道开挖中心的水头压力;
Pt一考虑到不同地质条件、地面环境及开挖面位置的压力调整值;
(2)参考盾构停机后的仓内压力波动范围。
综合考虑理论计算及盾构土仓压力实测值,综合确定气压作业的工作压力。
二、组合型泥膜制作,见图1
1、向仓内压注膨润土浆
本步骤的目的是换仓,洗仓。在一定压力下(1.1P~1.3P)将土仓内的渣土尽量多地用膨润土浆1进行等量置换,并将膨润土浆1向周边压注,封闭漏水通道,为后续泥膜制作打好基础。置换量需大于1.5倍土仓总容积。
(1)膨润土浆液要求
1)采用钠基膨润土、水、CMC配置,其漏斗粘度需80s~100s;
2)拌制的膨润土浆液在使用前应满足发酵24小时,并在使用前放置不超过48小时;
(2)施工步骤
1)通过盾构机胸板上(位于盾构中心线上方)四寸阀向土仓内注入膨润土浆液,使土仓内压力达到1.3P;同时打开螺旋机进行出土(需分多次进行)。具体操作:当压力降至1.1P时,停止出土,等待压力再次回升到1.3P后再出土。控制出土量大于1.5倍土仓总容积,确保仓内充满膨润土浆。
2)继续向土仓内压注膨润土浆液,确保仓内充满膨润土浆液,土压力升至1.3P时停止注浆,当压力值降至1.1P时,继续压注膨润土浆液,注浆过程中,需持续转动刀盘。直至当天土仓压力能保持1.3P回落至1.1P以上的最短时间超过2h,否则继续压注膨润土浆液操作,使得土仓内膨润土浆液充分渗入至周边地层。
2、向仓内压注水泥膨润土浆
本步骤的目的是置换、充填及渗透掌子面。在一定压力下用水泥膨润土浆2进行充填及渗透,并将水泥膨润土浆2向周边压注,封闭漏水通道,为后续泥膜制作打好基础。
(1)水泥膨润土浆液要求向膨润土浆(粘度80s~100s)内加入质量比约10%的普通硅酸盐水泥,控制其初凝时间不小于24小时。
(2)施工步骤
1)采用水泥膨润土浆置换仓内的膨润土浆液(置换体积约土仓总容积的60%),施工过程中排泥浆仍利用胸板上连接的管路,压力控制为1.2P~1.5P,当注浆压力上升至1.5P时停止注浆,打开胸板上连接排浆管路的阀进行排浆,当仓内压力下降至1.2P时停止排浆,继续向仓内注浆,如此反复直至排出的泥浆的体积约土仓总容积的1.5倍为止。
2)向仓内继续压注水泥膨润土浆,压力控制为1.2P~1.5P,土压力升至1.5P时停止注浆,当压力值降至1.2P时,继续压注水泥膨润土浆液,注浆过程中,需持续转动刀盘,此过程中不进行出土或排浆施工。直至当天土仓压力能保持1.5P回落至1.2P以上的最短时间超过100min。否则继续压注水泥膨润土浆液操作,使得土仓内水泥膨润土浆液充分渗入至周边土层。
3、向仓内压注衡盾泥
本步骤的目的是使用衡盾泥3对仓内进行洗仓、置换及渗透。并在刀盘前方形成泥膜,以提高气压开仓作业的安全性。
衡盾泥置换压力控制在:1.3P~1.6P之间,通过螺旋输送机及土仓壁的球阀分多点,分层进行压注,力保均匀等量置换,置换量控制在2倍于土仓容积。
(1)衡盾泥拌制配比要求
衡盾泥材料共分为A液及B液,A液由膨润土(A料)和水混合而成,B液由水玻璃(B料)和水混合而成,参数配比具体如下:
A液:膨润土(A料):水=1:2(质量比)搅拌均匀,配制成A液后需经2小时的膨化方可使用;
B液:水玻璃(B料):水=1:1(质量比)搅拌均匀,配制成B液。
(2)施工步骤
1)通过螺旋输送机前部选择一至两个注浆阀向螺旋机套筒内压注衡盾泥,注入初期关闭螺旋机闸门,当注入一定量时正转、反转螺旋机,并在过程阶段性打开螺旋机闸门(此时螺旋机叶片不转动,将原套筒内物质挤压出闸门),目的是使螺旋机套筒内充满衡盾泥。
2)通过盾构机胸板下部的注浆阀向土仓内注入衡盾泥,使土仓内压力达到1.6P;注衡盾泥的同时打开胸板上部球阀进行释放泥浆,当渣土有一定土塞效应(满足螺旋机内仓压小于土仓内部压力约0.4bar时即可)时采用螺旋机进行出土(需分多次进行)。具体操作:当压力降至1.3P时,停止出土,等待压力再次回升到1.6P,再进行出土,确保仓内充满衡盾泥,同时加厚了刀盘前方的衡盾泥厚度。为保证衡盾泥置换效果,其压注总量控制在约2倍土仓容积,出土量中衡盾泥的总量控制在约1倍土仓容积。
3)在正式开仓换刀前,土仓内压力值应始终保持在1.6P。并保证刀盘能低速(≤1.0rpm)旋转多次。

Claims (4)

1.一种盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法,在裂隙发育、强透水性的特殊复合地层中,采用向刀盘前方依次压注高粘度膨润土浆液、水泥膨润土浆液、衡盾泥三种性质各异的泥膜材料,达到构筑起一种组合型泥膜的目的,为气压作业提供稳定、安全的作业环境。
2.根据权利要求1所述的盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法,其特征在于:所述压注高粘度膨润土浆液采用漏斗粘度为80~100s的高粘度膨润土浆液,在为1.1P~1.3P气压力下,P为作业工作压力,将土仓内的渣土用高粘度膨润土浆进行置换,置换量不小于1.5倍土仓容量,并将膨润土浆向掌子面周边地层压注,封闭漏水通道。
3.根据权利要求1所述的盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法,其特征在于:所述压注水泥膨润土浆液,采用向高粘度膨润土浆内加入质量比约10%的普通硅酸盐水泥,配置成初凝时间不小于24小时的水泥膨润土浆液,在为1.2P~1.5P气压力下,P为作业工作压力,用水泥膨润土浆液将土仓内的高粘度膨润土浆液用进行置换,置换量不小于1.5倍土仓容量,并对掌子面周边地层进行充填及渗透,将高粘度的水泥膨润土浆液向周边压注,封闭漏水通道。
4.根据权利要求1所述的盾构气压开仓用组合型泥膜制作方法,其特征在于:所述压注衡盾泥,在为1.3P~1.6P气压力下,P为作业工作压力,对土仓内的水泥膨润土浆进行置换,置换量不小于2倍土仓容量,并将衡盾泥向掌子面周边地层压注,封闭漏水通道,形成组合型泥膜。
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