超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及盾構施工技術領域，尤其是指一種超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的盾構法隧道換刀施工工藝，多數(shù)集中在巖石TBM或砂卵石地層中的盾構滾刀的更換。其盾構所處地層要么有一定的自立性，要么采用地面加固的方式，確保盾構正面土體穩(wěn)定。而位于飽和的軟土-砂土地層中的泥水氣平衡盾構(混合盾構)通常埋置深度較大，正面土體穩(wěn)定性極差，盾構上方地表環(huán)境復雜，通常不具備全斷面加固的條件。
[0003]無地表加固措施下的盾構換刀作業(yè)，如何保障盾構正面穩(wěn)定性是關鍵問題。尤其對于超大直徑(一般在14m以上)的盾構法隧道而言，開挖面上下壓力差大，保持正面的平衡穩(wěn)定就更加困難，一旦正面出現(xiàn)失穩(wěn)，不但換刀作業(yè)無法進行，更有可能危及換刀作業(yè)人員的生命。目前尚無可靠的方法用于超大直徑的盾構在非加固的飽和軟土地層中的盾構刮刀更換技術。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法，包括:
[0005]制備用于盾構刀盤的正面漿液，所述正面漿液的配制成分包括水、造漿劑以及增粘劑；
[0006]使用所述正面漿液對軟土地層進行漿液循環(huán)作業(yè)，以在軟土地層的表面形成一層泥膜結構；
[0007]根據(jù)盾構所處位置將盾構的操作倉內的壓力調整到設定要求，以穩(wěn)定盾構的開挖面；
[0008]協(xié)同調整盾構的操作倉、主人倉以及貨倉內的壓力，以使換刀人員帶壓進入操作倉完成換刀作業(yè)。
[0009]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法，制備用于盾構刀盤的正面漿液的配制成分包括水、造漿劑、增粘劑，該漿液配比制備的正面漿液，可以在軟土表面形成一層“泥膜”結構，以平衡作用于開挖面的土壓力和水壓力。并且，該泥膜結構能夠有效的封堵粉砂地層中的間隙，成為一層不透水層，同時輔以適當?shù)臍鈮?，可以起到對正面支護的作用，防止正面土體坍塌，為換刀作業(yè)提供安全可靠的工作面。采用本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法，漿液穩(wěn)定正面土體，對盾構上方的環(huán)境沒有特殊要求，施工周期短、費用相對較低，同時可以確保安全性。
[0010]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的進一步改進在于，所述造漿劑的組成成分包括大中分子量的聚丙稀酸鹽類、聚丙稀腈鹽類、纖維類鹽類、抗鈣劑以及增效添加劑。
[0011]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的進一步改進在于，所述增粘劑的組成成分包括大中分子量的聚丙稀酸鹽類、丙稀腈、纖維素鹽、乙烯基共聚物、帶正電的活性顆粒、微孔堵塞劑以及增效添加劑。
[0012]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的進一步改進在于，所述正面漿液由水、造漿劑、增粘劑按照40:3:1的配比配制而成。
[0013]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的進一步改進在于，所述正面楽液的比重為1.05g/cm3?1.08g/cm3，所述正面楽液的粘度為80s?120s。
[0014]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的進一步改進在于，協(xié)同調整盾構的操作倉、主人倉以及貨倉內的壓力，以使換刀人員帶壓進入操作倉完成換刀作業(yè)，包括以下步驟:
[0015]初始狀態(tài)下，所述操作倉內的壓力大于所述主人倉以及所述貨倉內的壓力，所述主人倉以及所述貨倉內的壓力均等于標準大氣壓，換刀人員從盾構外部通過所述主人倉進入所述貨倉，拿取新刀具后回到所述主人倉；
[0016]對所述主人倉加壓直到所述主人倉內的壓力等于所述操作倉內的壓力，換刀人員從所述主人倉進入所述操作倉進行換刀作業(yè)；
[0017]對所述貨倉加壓直到所述貨倉內的壓力等于所述主人倉內的壓力，換刀人員從所述操作倉通過所述主人倉進入所述貨倉，將舊刀具存放在所述貨倉；
[0018]換刀人員從所述貨倉撤出到所述主人倉，對所述貨倉減壓直到所述貨倉內的壓力等于標準大氣壓；
[0019]對所述主人倉減壓直到所述主人倉內的壓力等于標準大氣壓，換刀人員從所述主人倉撤出到盾構外部。
[0020]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的進一步改進在于，所述操作倉與所述主人倉之間設有第一門體，所述主人倉與所述貨倉之間設有第二門體，所述主人倉還設有與外部連通的第三門體，所述貨倉還設有與外部連通的第四門體。
[0021]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的進一步改進在于，使用所述正面漿液對軟土地層進行漿液循環(huán)作業(yè)，以在軟土地層的表面形成一層泥膜結構，包括以下步驟:
[0022]采用盾構機車架的剪切栗拌制所述正面漿液；
[0023]采用盾構的擠壓栗栗送所述正面漿液至盾構的同步注漿漿桶，將兩個同步注漿栗接在泥水倉的管路上；
[0024]所述操作倉包括通過一第五門體相互連接的泥水倉與氣泡倉，所述泥水倉靠近盾構的刀盤，采用同步注漿栗將所述正面漿液往泥水倉進行栗送，至氣泡倉的液位上升至+Im;
[0025]從泥水倉的頂部放出所述正面漿液，至氣泡倉的液位下降到O;
[0026]循環(huán)上述栗送和放漿的過程，直到泥水倉的頂部放出的漿液的粘度達到35s。
[0027]本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的進一步改進在于，泥水倉的頂部放出的漿液的粘度達到35s后，穩(wěn)壓12小時，穩(wěn)壓結束后進行泥水倉與氣泡倉的連通壓力實驗。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的流程圖。
[0029]圖2是本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法中盾構的內部倉位分布示意圖。
[0030]圖3?圖7是本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法中調整盾構的操作倉、主人倉以及貨倉內的壓力的步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]以上海地區(qū)為代表的軟土-砂土地層中，土體的強度遠低于巖石地層，在大斷面開挖條件下，不具備自立性，特別是深部的粉砂地層中，富含高水頭承壓水，必須采用一定措施防止土體坍塌。傳統(tǒng)的方式是采用地面加固措施，以高壓旋噴注漿或者深層水泥土攪拌粧的形式加固地層，加固漿液中的水泥基材料硬化過程會極大的提高土體的自立性，使開挖面滿足大斷面開挖條件下的自立性，從而為換刀作業(yè)提供空間。但是該方法施工周期長、且要求盾構上方必須為空曠地面以實施加固，且加固費用十分昂貴。
[0033]因此，本發(fā)明提供了一種超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法。
[0034]配合參看圖1與圖2所示，圖1是本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法的流程圖。圖2是本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法中盾構的內部倉位分布示意圖。如圖2所示，盾構包括刀盤10、靠近刀盤10設置的操作倉20、與操作倉20連接的主人倉30、以及與主人倉30連接的貨倉40，其中，操作倉20又包括靠近刀盤10設置的泥水倉210以及與泥水倉210連接的氣泡倉220。泥水倉210用于進行泥水氣平衡的漿液循環(huán)作業(yè)，氣泡倉220用于提供適當?shù)臍鈮鹤饔迷谀嗨搩龋瑏砥胶庹娴耐馏w，該氣壓可以根據(jù)土體的靜止土壓力進行初步計算，同時輔以地面沉降觀測進行適當調整。例如:在選定的氣壓下，若地面呈現(xiàn)隆起趨勢，則適當降低氣壓;反之，若地面呈現(xiàn)凹陷趨勢，則適當增加氣壓;主人倉30作為換刀人員的進出通道，貨倉40用于存放刀具。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明超大直徑泥水氣平衡盾構在軟土地層中的換刀施工方法，包括:
[0036]步驟SlOl:制備用于盾構刀盤的正面漿液，所述正面漿液的配制成分包括水、造楽劑以及增粘劑。
[0037]步驟S