CN113685186A - 一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，包括以下步骤：标出要穿越的地质钻孔的位置，计算出所述地质钻孔所处的环号；盾构机掘进过程中注入复合型泡沫、砂浆和膨润土浆，控制复合型泡沫的浓度在2％～4％；控制砂浆的注入量不低于6m3，控制注入砂浆的压力不超过0.5MPa；当盾构机掘进到所述地质钻孔‑3～+3环处，降低0.1～0.2bar的土压力，并且根据盾构机每环掘进的操作顺序，每环掘进前正反各转动刀盘1分钟；当盾构机停止掘进过后，在地质钻孔‑3～+3环处多次注入双液浆进行封堵，控制双液浆的凝固时间在20～40s。本发明的掘进方法降低了穿越风险，对盾尾采取有效的预防措施，对已经穿越的地质钻孔部位裂隙进行有效封堵，降低了穿越水体的施工风险。

Description

一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法
技术领域
本发明涉及盾构掘进技术领域，尤其涉及一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，特别涉及一种盾构机下穿水域掘进过程中穿越侵入盾构隧道范围内地质钻孔的掘进方法。
背景技术
城市地下空间的开发和利用已经成为人类扩大生存空间的重要手段和发展趋势，地铁工程首当其冲，成为城市地下空间开发利用的排头兵。随着地铁工程如果火如荼的开工建设，地铁区间面临的地质条件、地面构建筑物、管线等越来越复杂。
有的盾构掘进线路部分接近湖、江，甚至直接贯穿盾构隧道，详勘过程中水下封孔质量难以得到保证，担心钻孔沟通珠江水系，珠江水底为淤泥质粉细砂、较厚的中粗砂和砾砂，导水通道十分容易形成，为后续掘进施工带来极大影响，不能按照前期的类似地质的掘进参数进行参考掘进，需要采用新的掘进技术。
申请人发现现有技术中至少存在如下问题：在复杂的地质条件下，尤其是在穿越水域且穿越地质钻孔的条件下，现有的盾构掘进技术不能满足掘进需求。
发明内容
本发明实施例所解决的技术问题是在动态环境中，如何在复杂的地质条件下，尤其是在穿越水域且穿越地质钻孔的条件下，满足掘进需求的问题。
为达上述目的，本发明实施例提供了一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，包括以下步骤：
标出要穿越的地质钻孔的位置，计算出所述地质钻孔所处的环号；
盾构机掘进过程中注入复合型泡沫、砂浆和膨润土浆，控制所述复合型泡沫的浓度在 2％～4％；控制砂浆的注入量不低于6m3，控制注入砂浆的压力不超过0.5MPa；
当盾构机掘进到所述地质钻孔-3～+3环处，降低0.1～0.2bar的土压力，并且根据盾构机每环掘进的操作顺序，每环掘进前正反各转动刀盘1分钟；
当盾构机停止掘进过后，在所述地质钻孔-3～+3环处多次注入双液浆进行封堵，控制所述双液浆的凝固时间在20～40s。
具体的，控制注入砂浆的压力为0.3～0.4MPa。
具体的，控制所述复合型泡沫的浓度在3％。
具体的，所述膨润土浆的发酵粘度不少于50s。
具体的，控制所述砂浆初凝时间为2小时，控制所述砂浆终凝时间为12小时。
具体的，所述掘进方法还包括：
当所述地质钻孔所在下穿水域段时，每隔10环采用所述双液浆施做止水环。
具体的，所述砂浆包括水520kg、水泥200kg、细沙500kg、粉煤灰400kg、膨润土50kg。
具体的，盾构机掘进过程控制刀盘掘进速度在50～60mm/min。
具体的，盾构机掘进过程控制推力为12000-18000kN。
具体的，盾构机掘进过程控制扭矩在2200-3000kN·m。
上述技术方案具有如下有益效果：本发明的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法降低了穿越风险，对盾尾采取有效的预防措施，对已经穿越的地质钻孔部位裂隙进行有效的封堵，降低了穿越水体的施工风险，加快了推进进度，缩短了工期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的掘进区间珠江范围内穿越隧道的地质钻孔位置示意图；
图3是本发明实施例提供的地质钻孔盾首里程和补勘孔里程的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，如图1所示，包括以下步骤：
S101：平面图上标出要穿越的地质钻孔的位置，计算出所述地质钻孔所处的环号；
对应里程列表计算出钻孔所处环号，如图2所示，为确保准安全，掘进过程需十分注意地质钻孔所处位置前后三环，环片长度为1.5m。
S102：盾构机掘进过程中注入复合型泡沫、砂浆和膨润土浆，控制所述复合型泡沫的浓度在2％～4％；用于掘进过程中渣土的改良，控制砂浆的注入量不低于6m3，控制注入砂浆的压力不超过0.5MPa；砂浆用来填充掘进断面与隧道之间的间隙。
S103：当盾构机掘进到所述地质钻孔-3～+3环处，降低0.1～0.2bar的土压力，靠近钻孔位置减小土压力，防止局部土压力过高击穿江底，江水进入土仓。并且根据盾构机每环掘进的操作顺序，每环掘进前正反各转动刀盘1分钟，充分搅动土仓内的渣土，螺旋机开合度此时应较小，减小螺旋机喷涌，掘进后渣土改良完毕螺旋机开合度正常水平。
S104：当盾构机停止掘进过后，在所述地质钻孔-3～+3环处多次注入双液浆进行封堵，控制所述双液浆的凝固时间在20～40s。管片脱出盾尾后多次注入双液浆封堵裂隙，控制所述双液浆的凝固时间在20～40s。双液浆配比水泥浆：水玻璃为1:1，双液浆的凝固时间优选为30s。
控制注入砂浆的压力为0.3～0.4MPa。
控制所述复合型泡沫的浓度在3％。在掘进过程中较好的改良渣土。
所述膨润土浆的发酵粘度不少于50s。能够有效阻隔地层裂隙中的水和防止舱体跑气。
控制所述砂浆初凝时间为2小时，控制所述砂浆终凝时间为12小时。相对其他配比的砂浆浆液初凝时间缩短，砂浆收缩率小。
所述掘进方法还包括：
当所述地质钻孔位于下穿水域段时，每隔10环采用所述双液浆施做止水环。为防止盾尾来水汇入掌子面区域浸泡地层，盾尾后方十环每隔10环采用双液浆施做止水环，为防止管片上浮注入双液浆为每隔2环施做一环。
所述砂浆包括水520kg、水泥200kg、细沙500kg、粉煤灰400kg、膨润土50kg。在掘进的过程中注入砂浆，砂浆的上述配比使浆液的收缩率减小，填充效果更好，可以填充管片与刀盘掘进后两者之间的空隙，并且减少管片在地下水作用下上浮的几率，砂浆初凝时间为2小时，终凝为12小时，相对其他配比的砂浆浆液初凝时间缩短，砂浆收缩率小。
盾构机掘进过程控制刀盘掘进速度在50～60mm/min。保证整体掘进的贯入度和效率。
盾构机掘进过程控制推力为12000-18000kN。盾构机掘进过程控制扭矩在2200-3000kN ·m。
为防止掘进到的钻孔在盾尾出现涌水涌沙的情况发生，在台车尾部准备钢丝球、棉被、聚氨酯等应急堵漏物资，能够最快时间处理盾尾发现的问题。
本发明的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法降低了穿越风险，对盾尾采取有效的预防措施，对已经穿越的地质钻孔部位裂隙进行有效的封堵，降低了穿越水体的施工风险，加快了推进进度，缩短了工期。
下面结合具体的应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明，实施过程中没有介绍到的技术细节，可以参考前文的相关描述。
实施例1：
本发明提出了一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
(1)预先对处于江面上将要穿越的地质钻孔位置在平面图上标出，对应里程列表计算出所处环号，如图3所示，为确保准安全，掘进过程需十分注意钻孔所处位置前后三环。每环长1.5m。如表1、表2所示，例如，补勘孔环号592环，推进环号586环，盾首里程为20288.740，再例如，如图2、表2所示，补勘孔MJ-DD-59，补勘孔环号649，推进环号643。
表1
大东区间左线补勘孔里程及对应环号
Figure 1
表2
Figure 2
(2)盾构机掘进过程靠近钻孔3环附近应适当降低0.1～0.2bar的土压力，减小靠近钻孔位置土压力，防止局部土压力过高击穿江底，江水进入隧道。
(3)盾构机掘进过程靠近钻孔3环附近应适注入粘度较高的膨润土(粘度计测量不少于50s)，能够有效阻隔地层裂隙中的水和防止舱体跑气。
(4)盾构掘进靠近倾入隧道范围的地质钻孔前后3环，根据盾构机每环掘进过程的操作顺序，每环掘进前缓慢正反各转动刀盘1分钟，充分搅动土仓内的渣土，螺旋机开合度此时应较小，减小螺旋机喷涌，掘进后渣土改良完毕螺旋机开合度正常水平。
(5)掘进过程中渣土改良主要使用复合型泡沫，浓度控制在3％左右，刀盘掘进速度在50～60mm/min，推力12000～18000kN，扭矩在2200～3000kN·m，不同地层掘进速度、推力、扭矩均会有变化，尽量选取前期相同地层参数作为参考。
(6)掘进过程中同步注浆注入以注入量和压力双控，注入量不低于6m3，压力控制在0.3～0.4MPa,不超过0.5MPa，同步注浆配合比为水520kg、水泥200kg、细沙500kg、粉煤灰400kg、膨润土50kg，浆液初凝时间为2小时，终凝时间为12小时。
(7)部分侵入隧道的钻孔位于区间下坡段，为防止盾尾来水汇入掌子面区域浸泡地层，每隔10环采用双液浆施做止水环，防止管片上浮注入双液浆为每隔2环施做一环，针对侵入隧道的地质钻孔部位前后3在钻孔部位多次注入双液浆封堵地层裂隙，双液浆配比为：水泥浆：水玻璃为1:1，凝固时间控制在30s左中右。
(8)为防止掘进到的钻孔在盾尾出现涌水涌沙的情况发生，在台车尾部准备钢丝球、棉被、聚氨酯等应急堵漏物资，能够最快时间处理盾尾发现的问题。
本发明的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法降低了穿越风险，对盾尾采取有效的预防措施，对已经穿越的地质钻孔部位裂隙进行有效的封堵，降低了穿越水体的施工风险，加快了推进进度，缩短了工期。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，包括以下步骤：
标出要穿越的地质钻孔的位置，计算出所述地质钻孔所处的环号；
盾构机掘进过程中注入复合型泡沫、砂浆和膨润土浆，控制所述复合型泡沫的浓度在2％～4％；控制砂浆的注入量不低于6m3，控制注入砂浆的压力不超过0.5MPa；
当盾构机掘进到所述地质钻孔-3～+3环处，降低0.1～0.2bar的土压力，并且根据盾构机每环掘进的操作顺序，每环掘进前正反各转动刀盘1分钟；
当盾构机停止掘进过后，在所述地质钻孔-3～+3环处多次注入双液浆进行封堵，控制所述双液浆的凝固时间在20～40s。
2.根据权利要求1所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，控制注入砂浆的压力为0.3～0.4MPa。
3.根据权利要求1所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，控制所述复合型泡沫的浓度在3％。
4.根据权利要求1所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，所述膨润土浆的发酵粘度不少于50s。
5.根据权利要求1所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，控制所述砂浆初凝时间为2小时，控制所述砂浆终凝时间为12小时。
6.根据权利要求1所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，所述掘进方法还包括：
当所述地质钻孔位于下坡段时，每隔10环采用所述双液浆施做止水环。
7.根据权利要求2所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，所述砂浆配合比为水520kg、水泥200kg、细沙500kg、粉煤灰400kg、膨润土50kg。
8.根据权利要求1所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，盾构机掘进过程控制刀盘掘进速度在50～60mm/min。
9.根据权利要求1所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，盾构机掘进过程控制推力为12000-18000kN。
10.根据权利要求1所述的一种盾构下穿水域内地质钻孔的掘进方法，其特征在于，盾构机掘进过程控制扭矩在2200-3000kN·m。
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