CN111997640A - 一种大直径盾构快速掘进施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大直径盾构快速掘进施工方法，具体包括以下步骤：S1：在盾构隧道掘进前，首先对地形底部进行测量，做好地质预报，根据地面变形监测数据及盾构施工所采用的参数；S2：根据地质情况，泥水压力严格按要求控制，偏差控制在±0.015MP内；S3：盾构掘进施工过程中，根据地质情况选择盾构掘进施工模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，在硬岩地层中采用欠压模式；S4：在盾构机推进同时进行同步注浆，同步注浆量按盾尾与管片之间理论空隙的140%进行，且用同步注浆浆液由硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、硅灰、膨润土、泡聚苯乙烯、膨胀剂和水均匀混配而成；S5：同步注浆结束后进行二次注浆时，所用二次注浆浆液为由水泥浆和水玻璃组成的双液浆。
Description
技术领域
本发明涉及一种大直径盾构快速掘进施工方法。
背景技术
随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域，在一些地区，隧道主要穿越复杂地层，地层含水量高、渗透系数大，盾构掘进对地层扰动大，螺旋输送机易出现喷涌等现象，危及隧道开挖面稳定性；尤其是越来越多的城市地铁线路需要下穿现有的地铁线路，一些新建地铁线路的左右洞需要采用上下重叠的方式下穿现有地铁线路，这对盾构掘进施工提出了更高的要求，如何快速、稳定地完成掘进施工，减少施工过程中导致的地层变形是本领域的一大难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种大直径盾构快速掘进施工方法。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种大直径盾构快速掘进施工方法，具体包括以下步骤：
S1：在盾构隧道掘进前，首先对地形底部进行测量，做好地质预报，根据地面变形监测数据及盾构施工所采用的参数，掌握盾构机掘进参数和地表沉降的相关关系，优化调整；对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围，为盾构安全，快速掘进提供条件；
S2：根据地质情况，粉砂层采用水土分算确定泥水压力值，泥水压力在计算时水深以施工时实际水位为准，泥水压力严格按要求控制，偏差控制在±0.015MP内；
S3：盾构掘进施工过程中，土压平衡盾构机在掘进中的推力4000-7000t，且土压平衡盾构机的土仓内部压力维持在1bar-2bar；刀盘开口率为30-80％，根据地质情况选择盾构掘进施工模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，在硬岩地层中采用欠压模式；
S4：在盾构机推进同时进行同步注浆，同步注浆量按盾尾与管片之间理论空隙的140％进行，且用同步注浆浆液由硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、硅灰、膨润土、泡聚苯乙烯、膨胀剂和水均匀混配而成；同步注浆过程中，注浆压力为0.3MPa-0.4MPa，注浆流量控制在15-20L/min；
S5：同步注浆结束后进行二次注浆时，所用二次注浆浆液为由水泥浆和水玻璃组成的双液浆，并且采用双液浆与聚胺脂相结合的注浆方法进行二次注浆，注浆压力为0.4MPa-0.7MPa，注浆流量控制在10-15L/min。
本发明的进一步限定技术方案：
优选的，上述S3中在盾构掘进施工过程中，为了保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动；盾构掘进时，平面偏差控制在±20mm之内。
优选的，上述S3中根据地质情况选择盾构掘进施工模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，掘进速度为15-20cm/min，且刀盘转速1.0-1.5rpm，在硬岩地层中采用欠压模式，掘进速度为11-15cm/min，且刀盘转速1.5-1.7rpm，保持均匀连续的掘进。
优选的，上述S3中为加强对正面土体的支护，防止地面冒浆，在硬岩地层中掘进时，泥水比重控制在1.15～1.2g/cm3之间，粘度控制在20-30s；在上软下硬地层掘进时，泥水比重控制在1.3～1.4g/cm3之间，粘度控制在25～35s。
优选的，硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、硅灰、膨润土、泡聚苯乙烯、膨胀剂和水的配合比为260-350：330：115：100-150：70：500-600。
本发明的有益效果是：本发明施工方法步骤简单、操作简易且使用效果好、施工质量高，采用土压平衡掘进模式与欠压模式配合，合理选择掘进参数和注浆参数，可靠控制地面隆降等，确保了盾构施工的顺利进行，施工速度快，施工质量得到保证，而且大大增强了施工安全性，有较好的社会效益和经济性；
本发明通过盾构掘进过程中，调整盾构机的掘进参数以及同步注浆和二次注浆的注浆参数，能有效保证所施工隧道的施工质量，实际进行同步注浆时，可根据所施工地层的地质特点，对同步注浆浆液的各组分配比进行相应调整，使浆液能及时充填建筑空隙，因而同步注浆效果非常好，能有效保证土体与盾构管片之间环形空隙的填充质量，其中硅酸盐水泥为浆液的胶凝材料，使浆液在硬化后具备一定的强度；粉煤灰具有胶凝作用，能够提高后期强度，粉煤灰的单轴抗压强度足够大，能够起到良好的支撑效果；硅灰中以SiO2为主要成分，能显著提高浆液抗压、抗折、抗渗性能，具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用；膨润土能增加浆液的粘度及稳定性；泡聚苯乙烯有利于降低砂浆的重度。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种大直径盾构快速掘进施工方法，具体包括以下步骤：
S1：在盾构隧道掘进前，首先对地形底部进行测量，做好地质预报，根据地面变形监测数据及盾构施工所采用的参数，掌握盾构机掘进参数和地表沉降的相关关系，优化调整；对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围，为盾构安全，快速掘进提供条件；
S2：根据地质情况，粉砂层采用水土分算确定泥水压力值，泥水压力在计算时水深以施工时实际水位为准，泥水压力严格按要求控制，偏差控制在±0.015MP内；
S3：为加强对正面土体的支护，防止地面冒浆，在硬岩地层中掘进时，泥水比重控制在1.15g/cm3之间，粘度控制在28s；在上软下硬地层掘进时，泥水比重控制在1.3g/cm3之间，粘度控制在33s，盾构掘进施工过程中，为了保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动；盾构掘进时，平面偏差控制在±20mm之内，土压平衡盾构机在掘进中的推力5000t，且土压平衡盾构机的土仓内部压力维持在1.2bar；刀盘开口率为60％，根据地质情况选择盾构掘进施工模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，掘进速度为15cm/min，且刀盘转速1.2rpm，在硬岩地层中采用欠压模式，掘进速度为12cm/min，且刀盘转速1.5rpm，保持均匀连续的掘进；
S4：在盾构机推进同时进行同步注浆，同步注浆量按盾尾与管片之间理论空隙的140％进行，且用同步注浆浆液由硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、硅灰、膨润土、泡聚苯乙烯、膨胀剂和水均匀混配而成，其配合比为270：330：115：110：70：500；同步注浆过程中，注浆压力为0.3MPa，注浆流量控制在16L/min；
S5：同步注浆结束后进行二次注浆时，所用二次注浆浆液为由水泥浆和水玻璃组成的双液浆，并且采用双液浆与聚胺脂相结合的注浆方法进行二次注浆，注浆压力为0.4MPa，注浆流量控制在15L/min。
实施例2
本实施例提供一种大直径盾构快速掘进施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1：在盾构隧道掘进前，首先对地形底部进行测量，做好地质预报，根据地面变形监测数据及盾构施工所采用的参数，掌握盾构机掘进参数和地表沉降的相关关系，优化调整；对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围，为盾构安全，快速掘进提供条件；
S2：根据地质情况，粉砂层采用水土分算确定泥水压力值，泥水压力在计算时水深以施工时实际水位为准，泥水压力严格按要求控制，偏差控制在±0.015MP内；
S3：为加强对正面土体的支护，防止地面冒浆，在硬岩地层中掘进时，泥水比重控制在1.16g/cm3之间，粘度控制在25s；在上软下硬地层掘进时，泥水比重控制在1.32g/cm3之间，粘度控制在30s，盾构掘进施工过程中，为了保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动；盾构掘进时，平面偏差控制在±20mm之内，土压平衡盾构机在掘进中的推力6000t，且土压平衡盾构机的土仓内部压力维持在1.4bar；刀盘开口率为55％，根据地质情况选择盾构掘进施工模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，掘进速度为17cm/min，且刀盘转速1.3rpm，在硬岩地层中采用欠压模式，掘进速度为13cm/min，且刀盘转速1.6rpm，保持均匀连续的掘进；
S4：在盾构机推进同时进行同步注浆，同步注浆量按盾尾与管片之间理论空隙的140％进行，且用同步注浆浆液由硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、硅灰、膨润土、泡聚苯乙烯、膨胀剂和水均匀混配而成，其配合比为290：330：115：120：70：550；同步注浆过程中，注浆压力为0.33MPa，注浆流量控制在17L/min；
S5：同步注浆结束后进行二次注浆时，所用二次注浆浆液为由水泥浆和水玻璃组成的双液浆，并且采用双液浆与聚胺脂相结合的注浆方法进行二次注浆，注浆压力为0.55MPa，注浆流量控制在13L/min。
实施例3
一种大直径盾构快速掘进施工方法，具体包括以下步骤：
S1：在盾构隧道掘进前，首先对地形底部进行测量，做好地质预报，根据地面变形监测数据及盾构施工所采用的参数，掌握盾构机掘进参数和地表沉降的相关关系，优化调整；对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围，为盾构安全，快速掘进提供条件；
S2：根据地质情况，粉砂层采用水土分算确定泥水压力值，泥水压力在计算时水深以施工时实际水位为准，泥水压力严格按要求控制，偏差控制在±0.015MP内；
S3：S3：为加强对正面土体的支护，防止地面冒浆，在硬岩地层中掘进时，泥水比重控制在1.17g/cm3之间，粘度控制在26s；在上软下硬地层掘进时，泥水比重控制在1.33g/cm3之间，粘度控制在28s，盾构掘进施工过程中，为了保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动；盾构掘进时，平面偏差控制在±20mm之内，土压平衡盾构机在掘进中的推力6500t，且土压平衡盾构机的土仓内部压力维持在1.5bar；刀盘开口率为60％，根据地质情况选择盾构掘进施工模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，掘进速度为20cm/min，且刀盘转速1.4rpm，在硬岩地层中采用欠压模式，掘进速度为15cm/min，且刀盘转速1.65rpm，保持均匀连续的掘进；
S4：在盾构机推进同时进行同步注浆，同步注浆量按盾尾与管片之间理论空隙的140％进行，且用同步注浆浆液由硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、硅灰、膨润土、泡聚苯乙烯、膨胀剂和水均匀混配而成，其配合比为310：330：115：125：70：600；同步注浆过程中，注浆压力为0.4MPa，注浆流量控制在15L/min；
S5：同步注浆结束后进行二次注浆时，所用二次注浆浆液为由水泥浆和水玻璃组成的双液浆，并且采用双液浆与聚胺脂相结合的注浆方法进行二次注浆，注浆压力为0.5MPa，注浆流量控制在13L/min。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种大直径盾构快速掘进施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1：在盾构隧道掘进前，首先对地形底部进行测量，做好地质预报，根据地面变形监测数据及盾构施工所采用的参数，掌握盾构机掘进参数和地表沉降的相关关系，优化调整；对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围，为盾构安全，快速掘进提供条件；
S2：根据地质情况，粉砂层采用水土分算确定泥水压力值，泥水压力在计算时水深以施工时实际水位为准，泥水压力严格按要求控制，偏差控制在±0.015MP内；
S3：盾构掘进施工过程中，土压平衡盾构机在掘进中的推力4000-7000t，且土压平衡盾构机的土仓内部压力维持在1bar-2bar；刀盘开口率为30-80％，根据地质情况选择盾构掘进施工模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，在硬岩地层中采用欠压模式；
S4：在盾构机推进同时进行同步注浆，同步注浆量按盾尾与管片之间理论空隙的140％进行，且用同步注浆浆液由硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、硅灰、膨润土、泡聚苯乙烯、膨胀剂和水均匀混配而成；同步注浆过程中，注浆压力为0.3MPa-0.4MPa，注浆流量控制在15-20L/min；
S5：同步注浆结束后进行二次注浆时，所用二次注浆浆液为由水泥浆和水玻璃组成的双液浆，并且采用双液浆与聚胺脂相结合的注浆方法进行二次注浆，注浆压力为0.4MPa-0.7MPa，注浆流量控制在10-15L/min。
2.根据权利要求1所述的大直径盾构快速掘进施工方法，其特征在于：上述S3中在盾构掘进施工过程中，为了保持平稳推进，减少纠偏，减少对正面土体的扰动；盾构掘进时，平面偏差控制在±20mm之内。
3.根据权利要求1所述的大直径盾构快速掘进施工方法，其特征在于：上述S3中根据地质情况选择盾构掘进施工模式，在上软下硬地层中采用土压平衡模式，掘进速度为15-20cm/min，且刀盘转速1.0-1.5rpm，在硬岩地层中采用欠压模式，掘进速度为11-15cm/min，且刀盘转速1.5-1.7rpm，保持均匀连续的掘进。
4.根据权利要求1所述的大直径盾构快速掘进施工方法，其特征在于：上述S3中为加强对正面土体的支护，防止地面冒浆，在硬岩地层中掘进时，泥水比重控制在1.15～1.2g/cm3之间，粘度控制在20-30s；在上软下硬地层掘进时，泥水比重控制在1.3～1.4g/cm3之间，粘度控制在25～35s。
5.根据权利要求1所述的大直径盾构快速掘进施工方法，其特征在于：所述硅酸盐水泥、粉煤灰、细砂、硅灰、膨润土、泡聚苯乙烯、膨胀剂和水的配合比为260：330：115：100：70：500。
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