專利名稱：：盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉作業(yè)施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉作業(yè)施工方法，特別是土壓平衡盾構(gòu)機(jī)開倉作業(yè)施工方法。
背景技術(shù)：
：盾構(gòu)施工以其安全、快速、高效在城市基礎(chǔ)設(shè)施——城市地鐵、市政公用管路、輸油/氣地下管道等各類地下工程建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)使用盾構(gòu)機(jī)在富水砂卵石地段掘進(jìn)時(shí)，由于地層自穩(wěn)能力差，必須利用盾構(gòu)自身及配套設(shè)備來提供使地層穩(wěn)定的支撐壓力(EPB)。盾構(gòu)機(jī)上承擔(dān)掘進(jìn)功能的刀盤刀具是損耗件，在施工中需經(jīng)常檢查、維修保養(yǎng)和更換。在富水砂卵石地層中掘進(jìn)刀具的磨耗非常嚴(yán)重，平均120150m就需全部或大部分更換一次刀具，必須及時(shí)進(jìn)入土倉實(shí)施刀盤檢查、甚至刀具檢查與更換。在這種情況下，需要采用帶壓進(jìn)倉模式及相應(yīng)的作業(yè)程序來進(jìn)行土倉內(nèi)的各項(xiàng)工作。而在這種富水砂卵石、自穩(wěn)能力差地層中，開倉作業(yè)十分困難，如果采用降水后直接開倉，容易造成開挖面坍塌甚至引起地面的沉陷；如果從地面對(duì)前方土體進(jìn)行加固，需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間和成本，還需要占道圍蔽、協(xié)調(diào)地面交通、地下管線搬遷等。這些都對(duì)盾構(gòu)開倉作業(yè)極為不利。因此，在如此環(huán)境下尋找合理完善的盾構(gòu)開倉作業(yè)方法是隧道施工過程中極需解決的一道技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉作業(yè)施工方法。本發(fā)明的目的是通過實(shí)施下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的-一種盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉作業(yè)施工方法，其特征在于包括如下步驟步驟l、預(yù)定檢查更換點(diǎn)前15環(huán)把盾構(gòu)的姿態(tài)和掘進(jìn)方向調(diào)整到正常范圍；步驟2、于預(yù)定檢査更換點(diǎn)前五環(huán)的掘進(jìn)參數(shù)刀盤轉(zhuǎn)速0.82rpm;掘進(jìn)速度1050mm/min;刀盤扭矩30005000kNm;土倉壓力控制在0.62.0bar;同步注漿漿液采用可硬性漿液，漿液配合比為水泥細(xì)砂粉煤灰膨潤(rùn)土水=15:1016:79:1.54:711;上部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.53.0bar，下部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.53.0bar;向盾體周邊10個(gè)注漿孔注入膨潤(rùn)土泥漿，使盾體周圍土體形成泥膜，封堵漏氣通道；注漿量為每環(huán)15m3，注漿壓力控制在1.53.0bar，膨潤(rùn)土泥漿配比水灰比為100:820;步驟3、預(yù)定檢查更換點(diǎn)前的最后一環(huán)掘進(jìn)參數(shù)刀盤轉(zhuǎn)速12rpm、掘進(jìn)速度2040ram/min、刀盤扭矩30004000kNm、土倉壓力控制在0.82.2bar;同步注漿采用膨潤(rùn)土漿液，漿液配合比為水膨潤(rùn)土=100:820;上部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.53bar，下部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.53bar;向刀盤前方注入膨潤(rùn)土泥漿，掌子面形成泥膜，封堵前方土體漏氣通道；注漿量為37m3，注漿孔為8個(gè)，注漿壓力控制在1.22.5bar。膨潤(rùn)土泥漿配比水灰比為跳820;步驟4、停止掘進(jìn)后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤510分鐘；步驟5、土倉建立氣壓過程步驟5.1、計(jì)算土倉氣壓值盾構(gòu)機(jī)土倉內(nèi)需要平衡的壓力包括所在地層的水壓力和土壓力。通過以下計(jì)算公式可以得出土倉中需要建立的氣壓值o"=k。.0vhs_yw'hw)+7w.hw其中(j—土倉氣體壓力值，kpa;k。一靜止土壓力系數(shù)^，土體，水容重kN/m3;、^一覆土層，水位計(jì)算高度，m工作氣壓力值比計(jì)算氣壓力值略高0.10.2bar(1020kpa)，即土倉帶壓換刀作業(yè)氣壓為o"=k。'h廠^.hw)+yw.hw+(10~20)步驟5.2、首先出土至土倉三分之一位置高度，出土?xí)r螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速為39rpm;出土的同時(shí)，采用24臺(tái)空氣壓縮機(jī)向土倉輸送工業(yè)用氣，其供氣量為1040mVmin，以土倉一號(hào)傳感器顯示的氣壓值為準(zhǔn)，使土倉氣壓值上升至設(shè)定氣壓值。隨后，觀察氣密性能，在30分鐘內(nèi)土倉內(nèi)氣壓能穩(wěn)定保持在設(shè)定值附近，其壓力變化值〈0.05bar。步驟5.3、然后出土至土倉二分之一位置高度，在此過程中采用空氣呼吸氣自動(dòng)加氣系統(tǒng)對(duì)土倉進(jìn)行加氣，同時(shí)逐步關(guān)閉工業(yè)壓縮氣進(jìn)氣口，直至完全使用空氣呼吸氣保持土倉內(nèi)空氣壓力接近設(shè)定值，空氣呼吸氣自動(dòng)加氣系統(tǒng)的加氣頻率控制在最高頻率的30%-100%之間。再次觀察氣密性，30分鐘內(nèi)土倉內(nèi)氣壓變化值〈0.05bar，即可認(rèn)為土倉氣壓穩(wěn)定，密閉性良好，滿足帶壓換刀要求。步驟6、加壓進(jìn)倉過程建立土倉氣壓平衡后，人員即可進(jìn)入人閘，開始通過向人閘加入壓縮呼吸氣進(jìn)行加壓操作，加壓時(shí)間為510分鐘，勻速把壓力從0加到土倉氣壓設(shè)定值。使人閘氣壓升高至土倉氣壓相同時(shí)，打開土倉倉門，操作人員進(jìn)倉檢査及更換刀具。步驟7、減壓出倉過程換刀作業(yè)結(jié)束后，人員與機(jī)械撤出土倉進(jìn)入人閘。首先關(guān)閉土倉和人閘之間的連接倉門(即土倉倉門)，然后根據(jù)已建立的壓力值對(duì)人閘進(jìn)行減壓操作，降壓的步驟和每個(gè)步驟需要的時(shí)間以及在一個(gè)停留平臺(tái)需要停留的時(shí)間和總的加壓時(shí)間，見下表。通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣口和出氣口閘閥控制氣壓變化量。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>步驟8、氣壓轉(zhuǎn)換土壓:人員從人閘出來后，通過管道向土倉注入膨潤(rùn)土，此時(shí)土倉內(nèi)空氣被壓縮，通過壓力傳感器可以看到倉內(nèi)壓力變化，通過土倉內(nèi)排氣閥排出一部分氣體保持恒定的支撐壓力，重復(fù)以上動(dòng)作至滿倉。待土倉內(nèi)重新建立了土壓平衡，啟動(dòng)刀盤與千斤頂恢復(fù)盾構(gòu)掘進(jìn)。恢復(fù)掘進(jìn)的初始階段(土倉逐步充滿土階段)繼續(xù)打開排氣閥，同時(shí)逐步關(guān)閉呼吸氣系統(tǒng)，在保證土倉壓力恒定的前提下，掘進(jìn)、關(guān)閉呼吸氣系統(tǒng)、排氣三個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，直至呼吸氣系統(tǒng)完全關(guān)閉，盾構(gòu)機(jī)即可處于正常掘進(jìn)狀態(tài)。步驟9、帶壓換刀前在預(yù)定換刀位置切口上方預(yù)先布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置范圍為換刀位置切口里程前5m，后3m，隧道中線兩側(cè)各6m，測(cè)點(diǎn)間距1.5m方格狀布置。監(jiān)測(cè)點(diǎn)在盾構(gòu)到達(dá)前即測(cè)得初始高程，帶壓換刀期間監(jiān)測(cè)頻率2小時(shí)測(cè)量1次，測(cè)量成果馬上處理及上報(bào)。通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析隧道及地面沉降等情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及時(shí)掌握和分析施工技術(shù)參數(shù)變化，檢査盾構(gòu)掘進(jìn)中的姿態(tài)、注漿作業(yè)的效果等，采取相應(yīng)的措施確保盾構(gòu)掘進(jìn)施工質(zhì)量和周邊環(huán)境的安全。通過采用以上施工方法，綜合運(yùn)用理論分析、盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)選定技術(shù)、盾構(gòu)帶壓開倉作業(yè)施工、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)等成套施工技術(shù)，提供了一整套帶壓開倉作業(yè)施工方法，施工步驟和參數(shù)合理、優(yōu)化，施工作業(yè)安全，施工周期短，費(fèi)用低。采用本方法，洞內(nèi)加固，不占用地面，對(duì)周圍環(huán)境、城市交通影響小；通過洞內(nèi)加固，可避免施工過程中產(chǎn)生涌水、坍塌等事故，確保施工安全，在盾體周圍通過噴漿形成泥漠，封堵漏氣通道，確保了加壓時(shí)的氣密性能要求。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2的刀盤轉(zhuǎn)速1.2~1.8卬111;掘進(jìn)速度2545mm/min;刀盤扭矩35004500kNm;土倉壓力控制在1.01.5bar;漿液配合比為水泥細(xì)砂粉煤灰膨潤(rùn)土水=1:10:9:1.5:7.5;上部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.52.0bar，下部2個(gè)注漿管注漿壓力為2.02.8bar;向盾體周邊10個(gè)注漿孔注入膨潤(rùn)土泥槳，使盾體周圍土體形成泥膜，封堵漏氣通道；注漿量為每環(huán)23m3，注漿壓力控制在1.52.5bar，水灰比為100:1014;所述步驟3的刀盤轉(zhuǎn)速1.21.6rpm、土倉壓力控制在1.21.7bar;同步注漿采用膨潤(rùn)土漿液，漿液配合比為水膨潤(rùn)土=100:1014;上部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.52bar，下部2個(gè)注漿管注漿壓力為22.8bar;向刀盤前方注入膨潤(rùn)土泥漿，注漿量為46m3，注漿孔為8個(gè)，注漿壓力控制在1.82.2bar，水灰比為100:1014;所述步驟5.2出土?xí)r螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速為36rpm;出土的同時(shí)，采用24臺(tái)空氣壓縮機(jī)向土倉輸送工業(yè)用氣，其供氣量為1624mVmin。以上帶壓開倉作業(yè)施工方法的施工參數(shù)，特別適用于在富水砂卵石地層等環(huán)境下進(jìn)行盾構(gòu)開倉作業(yè)，對(duì)周圍環(huán)境不會(huì)造成影響，是一種理想的富水砂卵石地層等環(huán)境下的盾構(gòu)帶壓開倉作業(yè)施工方法。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。成都地鐵1號(hào)線天府廣場(chǎng)站省體育館站區(qū)間隧道位于人民南路沿線，道路兩側(cè)高樓林立，交通繁忙，道路下市政管線眾多，全長(zhǎng)4078m，該段區(qū)間盾構(gòu)隧道主要穿越卵石土，盾構(gòu)頂覆土主要為人工填土、粉細(xì)砂、卵石土，盾構(gòu)底主要為卵石土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖。穿越的卵石土的比重為1923kn/m3。地下水位埋深為3.99.0m，地層的滲透系數(shù)為1227m/d，全段盾構(gòu)隧道頂埋深為7.014.0m。采用加泥式土壓平衡盾構(gòu)施工。其帶壓開倉作業(yè)施工方法步驟如下第一步、水電氣照明通訊等設(shè)備系統(tǒng)準(zhǔn)備照明設(shè)備檢查倉內(nèi)照明、外接工作燈、帶入土倉的手電筒是否能正常工作。通訊設(shè)備檢查倉內(nèi)外撥號(hào)電話、倉內(nèi)外手搖式電話是否能正常工作。供水設(shè)備檢查倉內(nèi)外接水管是否能正常工作。供氣設(shè)備檢查空壓機(jī)、外接工作氣管、人倉供氣、各個(gè)進(jìn)出氣閥、各氣壓表是否能正常工作。供電設(shè)備檢査高壓電、倉內(nèi)供電是否能持續(xù)。第二步、確定加減壓方案加減壓方案等措施根據(jù)工作氣壓值、工作量大小、人員身體素質(zhì)確定安全、穩(wěn)妥的加減壓方案，該方案包括工作氣壓的設(shè)定、加壓的時(shí)間、降壓的步驟、每個(gè)步驟需要的時(shí)間以及在一個(gè)停留平臺(tái)需要停留的時(shí)間和總的加壓時(shí)間。第三步、盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)確定①于預(yù)定檢查更換點(diǎn)前30環(huán)開始復(fù)核、調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)和方向。②于預(yù)定檢查更換點(diǎn)前15環(huán)把盾構(gòu)的姿態(tài)和掘進(jìn)方向調(diào)整到正常范圍。③于預(yù)定檢査更換點(diǎn)前五環(huán)的掘進(jìn)參數(shù)刀盤轉(zhuǎn)速1.21.8rpm;掘進(jìn)速度2545咖/min;刀盤扭矩35004500kNm;土倉壓力以一號(hào)壓力傳感器為準(zhǔn)，壓力控制在1.01.5bar(根據(jù)地質(zhì)條件、隧道埋深等因素確定)；同步注漿漿液采用可硬性漿液，漿液配合比為水泥:細(xì)砂粉煤灰膨潤(rùn)土水=1:10:9:1.5:7.5;上部?jī)蓚€(gè)注漿管注漿壓力為1.52.0bar，下部?jī)蓚€(gè)注漿管注漿壓力為2,02.8bar;④于預(yù)定檢查更換點(diǎn)前最后一環(huán)掘進(jìn)參數(shù)刀盤轉(zhuǎn)速1.21.6rpm、掘進(jìn)速度2040匿/min、刀盤扭矩30004000kNm、土倉壓力以一號(hào)壓力傳感器為準(zhǔn)，壓力控制在1.21.7bar(根據(jù)地質(zhì)條件、隧道埋深等因素確定)；同步注漿采用膨潤(rùn)土漿液，漿液配合比為水膨潤(rùn)土=100:1014;上部?jī)蓚€(gè)注漿管注漿壓力為1.52.Obar，下部?jī)蓚€(gè)注漿管注漿壓力為2.02.8bar。第四步土倉保氣施工工藝①提前五環(huán)開始向盾體周邊10個(gè)注漿孔注入膨潤(rùn)土泥漿，使盾體周圍土體形成泥膜，封堵漏氣通道。注漿量為每環(huán)23m3，注漿壓力控制在1.52.5bar，膨潤(rùn)土泥漿配比水灰比為100:1014。②最后一環(huán)向刀盤前方注入膨潤(rùn)土泥漿，掌子面形成泥膜，封堵前方土體漏氣通道。注漿量為46m3，注漿孔為8個(gè)，注漿壓力控制在1.82.2bar，膨潤(rùn)土泥漿配比:水灰比為跳1014;③停止掘進(jìn)后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤510分鐘；第五步土倉建立氣壓過程首先計(jì)算土倉氣壓值盾構(gòu)機(jī)土倉內(nèi)需要平衡的壓力包括所在地層的水壓力和土壓力。通過以下計(jì)算公式可以得出土倉中需要建立的氣壓值o"=k。.".hs—yw.hw)+yw.hw其中cr一土倉氣體壓力值，kpa;k。一靜止土壓力系數(shù)ys，乙一土體，水容重kN/m、、覆土層，水位計(jì)算高度，m工作氣壓力值比計(jì)算氣壓力值略高0.10.2bar(1020kpa)，即土倉帶壓換刀作業(yè)氣壓為o"=k。.Ovh廠yw.hw)+yw'hw+(10~20)工作氣壓上限值取正常值的120%。如YDK11+315里程處，其工作氣壓下限、正常、上限值分別為42kPa、62kPa、74kPa。其中kj0.22、k。=0.36、,s=19kN/m3、,w=10kN/m3、As=9.7m、&=0.7m。然后出土至土倉三分之一位置高度，出土?xí)r螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速為36ipm;出土的同時(shí)，采用24臺(tái)空氣壓縮機(jī)向土倉輸送工業(yè)用氣，其供氣量為1624m3/min，以土倉一號(hào)傳感器顯示的氣壓值為準(zhǔn)，使土倉氣壓值上升至設(shè)定氣壓值。隨后，觀察氣密性能，在30分鐘內(nèi)土倉內(nèi)氣壓能穩(wěn)定保持在設(shè)定值附近，其壓力變化值〈0.05bar。最后出土至土倉二分之一位置高度，在此過程中采用空氣呼吸氣自動(dòng)加氣系統(tǒng)對(duì)土倉進(jìn)行加氣，同時(shí)逐步關(guān)閉工業(yè)壓縮氣進(jìn)氣口，直至完全使用空氣呼吸氣保持土倉內(nèi)空氣壓力接近恒定值(設(shè)定值)，空氣呼吸氣自動(dòng)加氣系統(tǒng)的加氣頻率控制在最高頻率的30%-100%之間。再次觀察氣密性，30分鐘內(nèi)土倉內(nèi)氣壓變化值〈0.05bar，即可認(rèn)為土倉氣壓穩(wěn)定，密閉性良好，滿足帶壓換刀要求。第六步加壓進(jìn)倉過程建立土倉氣壓平衡后，人員即可進(jìn)入人閘，開始通過向人閘加入壓縮呼吸氣進(jìn)行加壓操作，加壓時(shí)間為510分鐘。使人閘氣壓升高至土倉氣壓相同時(shí)，打開土倉倉門，操作人員進(jìn)倉檢查刀盤、檢査與更換刀具。第七步減壓出倉過程換刀作業(yè)結(jié)束后，人員與機(jī)械撤出土倉進(jìn)入人閘，先關(guān)閉土倉和人閘之間的連接倉門(即土倉倉門)，然后根據(jù)已建立的壓力值對(duì)人閘進(jìn)行減壓操作，降壓的步驟和每個(gè)步驟需要的時(shí)間以及在一個(gè)停留平臺(tái)需要停留的時(shí)間和總的加壓時(shí)間，見下表。通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣口和出氣口閘閥控制氣壓變化量。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>根據(jù)該表，當(dāng)作業(yè)壓力為1.4bar時(shí)，工作時(shí)間(高壓下暴露時(shí)間)為6小時(shí)，其由1.4bar下降到0.6bar時(shí)，上升到本站停留時(shí)間為3分鐘，本站停留時(shí)間為10分鐘，由0.6bar下降到0.3bar時(shí)，上升到本站停留時(shí)間為3分鐘，本站停留時(shí)間為20分鐘，由0.3bar下降到0bar時(shí)，上升到本站停留時(shí)間為3分鐘，以上合計(jì)減壓時(shí)間為39分鐘。第八步氣壓轉(zhuǎn)換土壓:人員從人閘出來后，通過管道向土倉注入膨潤(rùn)土，此時(shí)土倉內(nèi)空氣被壓縮，通過壓力傳感器可以看到倉內(nèi)壓力變化，通過土倉內(nèi)排氣閥排出一部分氣體保持恒定的支撐壓力，重復(fù)以上動(dòng)作至滿倉。待土倉內(nèi)重新建立了土壓平衡，啟動(dòng)刀盤與千斤頂恢復(fù)盾構(gòu)掘進(jìn)。恢復(fù)掘進(jìn)的初始階段(土倉逐步充滿土階段)繼續(xù)打開排氣閥，同時(shí)逐步關(guān)閉呼吸氣系統(tǒng)，在保證土倉壓力恒定的前提下，掘進(jìn)、關(guān)閉呼吸氣系統(tǒng)、排氣三個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，直至呼吸氣系統(tǒng)完全關(guān)閉，盾構(gòu)機(jī)即可處于正常掘進(jìn)狀態(tài)。在預(yù)定換刀位置切口上方預(yù)先布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置范圍為換刀位置切口里程前5m，后3m，隧道中線兩側(cè)各6m，測(cè)點(diǎn)間距1.5m方格狀布置。監(jiān)測(cè)點(diǎn)在盾構(gòu)到達(dá)前即測(cè)得初始高程，帶壓換刀期間監(jiān)測(cè)頻率2小時(shí)測(cè)量1次，測(cè)量成果馬上處理及上報(bào)。盾構(gòu)開倉前須嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)；保持盾構(gòu)姿態(tài)良好，不超量糾偏，蛇行擺動(dòng)；掘進(jìn)狀態(tài)為土體滿倉；加強(qiáng)同步注漿壓力及注漿量控制。建立土倉氣壓時(shí)，控制膨潤(rùn)土泥漿的注入；分階段出土；氣壓逐步置換土壓；以及實(shí)施監(jiān)控量測(cè)措施。嚴(yán)格控制或加強(qiáng)以下幾個(gè)方面①嚴(yán)格控制切口平衡壓力(土倉壓力波動(dòng)值控制在0.05MPa)及與切口壓力有關(guān)的施工參數(shù)；②嚴(yán)格控制土體滿倉程度，同時(shí)控制出土量，不能超挖；③在確保盾構(gòu)正面變形控制良好的情況下，使盾構(gòu)均衡勻速的施工，盾構(gòu)姿態(tài)變化不可過大、過頻，嚴(yán)格控制盾構(gòu)糾偏量；盾構(gòu)推進(jìn)的糾偏量控制在3mm/m以內(nèi)。④嚴(yán)格控制盾尾同步注漿量和漿液質(zhì)量，通過同步注漿及時(shí)充填建筑空隙，同步注漿量一般為建筑空隙的140%180%，宜采用可硬性漿液，稠度912cm;⑤膨潤(rùn)土泥漿注入時(shí)，嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)速度在10ran/min以內(nèi)，以保證其均勻性；⑥出土須分階段進(jìn)行，并防止噴涌及盡量減少對(duì)掌子面地層擾動(dòng)；⑦采用氣壓同步補(bǔ)充土壓損失，并準(zhǔn)確判定壓氣試驗(yàn)合格性(標(biāo)準(zhǔn)為氣壓損失不大于0.05bar/30min);⑧進(jìn)倉檢查并準(zhǔn)確判斷掌子面的地質(zhì)情況和刀盤刀具磨損情況；(D密切關(guān)注工作氣壓力的變化，使其保持在士0.05bar相對(duì)恒定的范圍內(nèi)。⑩盾尾油脂壓注到位，外內(nèi)注脂圈壓力保持在0.5MPa、0.4MPa以上，以保證盾尾密封，防止?jié){液或氣體滲漏；在采取本發(fā)明方法的過程中，既有盾構(gòu)機(jī)管路只能對(duì)刀盤前方進(jìn)行膨潤(rùn)土注漿，膨潤(rùn)土泥漿無法覆蓋盾體周圍大量的地層，成為了氣體泄漏的通道。通過在盾體周圍增加注入膨潤(rùn)土的注漿管路，利用盾構(gòu)機(jī)盾體周圍預(yù)留16個(gè)注漿孔，除下部6個(gè)以外10個(gè)注漿孔，向盾體周圍注入膨潤(rùn)土漿液。在膨潤(rùn)土罐下部安裝一個(gè)最大注入壓力為7bar的泥漿泵，新增加泥漿泵，最大流量為250L/min，最大工作壓力7bar,功率為15kW，通過管路將膨潤(rùn)土漿液輸送到盾構(gòu)機(jī)前體的10個(gè)注漿管道，注入盾體周圍的空隙，使?jié){液對(duì)盾構(gòu)機(jī)的覆蓋面積更大，滲入地層內(nèi)的范圍更廣，可使土倉內(nèi)的密封效果得到較大提升。新增加空壓機(jī)2臺(tái)，一臺(tái)最大流量12.6mVmin，最大工作壓力為8.8bar，功率為75kW;另一臺(tái)最大流量為15.6m3/min，最大工作壓力為7.75bar，功率為90kW，加大土倉壓縮空氣供應(yīng)量，適應(yīng)成都地質(zhì)氣體滲透快的現(xiàn)狀。人閘內(nèi)接上水管通過人間和盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部預(yù)留的球閥相連接，可以把土倉內(nèi)的殘留的水直接排到隧道內(nèi)從而達(dá)到了土倉內(nèi)降水的作用，可有效在帶壓情況下對(duì)土倉內(nèi)進(jìn)行降水，使換刀的成功率和安全性得到有效的提升。采用本發(fā)明方法，通過在砂卵石地層添加膨潤(rùn)土泥漿后，地層的透氣性較原始地層下降30%，滿足了帶壓要求，所述施工方法保證了土倉內(nèi)作業(yè)工人的安全，又保證了掌子面土體的穩(wěn)定性；加固效果良好，地表變形?。欢磧?nèi)加固，不占用地面，對(duì)周圍環(huán)境、城巿交通影響??；可根據(jù)需要頻繁實(shí)施換刀；加固費(fèi)用相對(duì)較經(jīng)濟(jì)。效率高，施工周期短，施工費(fèi)用低。是一種理想的富水砂卵石地層中開倉作業(yè)施工方法。本發(fā)明方法不僅限于富水砂卵石地層中開倉作業(yè)施工方法，也同樣適合于其他地層的開倉作業(yè)施工方法。權(quán)利要求1、一種盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉作業(yè)施工方法，其特征在于包括如下步驟步驟1、預(yù)定檢查更換點(diǎn)前15環(huán)把盾構(gòu)的姿態(tài)和掘進(jìn)方向調(diào)整到正常范圍；步驟2、于預(yù)定檢查更換點(diǎn)前五環(huán)的掘進(jìn)參數(shù)刀盤轉(zhuǎn)速0.8～2rpm；掘進(jìn)速度10～50mm/min；刀盤扭矩3000～5000kNm；土倉壓力控制在0.6～2.0bar；同步注漿漿液采用可硬性漿液，漿液配合比為水泥∶細(xì)砂∶粉煤灰∶膨潤(rùn)土∶水＝1～5∶10～16∶7～9∶1.5～4∶7～11；上部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.5～3.0bar，下部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.5～3.0bar；向盾體周邊10個(gè)注漿孔注入膨潤(rùn)土泥漿，使盾體周圍土體形成泥膜，封堵漏氣通道；注漿量為每環(huán)1～5m3，注漿壓力控制在1.5～3.0bar；膨潤(rùn)土泥漿配比∶水灰比為100∶8～20；步驟3、預(yù)定檢查更換點(diǎn)前的最后一環(huán)掘進(jìn)參數(shù)刀盤轉(zhuǎn)速1～2rpm、掘進(jìn)速度20～40mm/min、刀盤扭矩3000～4000kNm、土倉壓力控制在0.8～2.2bar；同步注漿采用膨潤(rùn)土漿液，漿液配合比為水∶膨潤(rùn)土＝100∶8～20；上部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.5～3bar，下部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.5～3bar；向刀盤前方注入膨潤(rùn)土泥漿，掌子面形成泥膜，封堵前方土體漏氣通道；注漿量為3～7m3，注漿孔為8個(gè)，注漿壓力控制在1.2～2.5bar；膨潤(rùn)土泥漿配比∶水灰比為100∶8～20；步驟4、停止掘進(jìn)后持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤5～10分鐘；步驟5、土倉建立氣壓過程步驟5.1、計(jì)算土倉氣壓值盾構(gòu)機(jī)土倉內(nèi)需要平衡的壓力包括所在地層的水壓力和土壓力；通過以下計(jì)算公式可以得出土倉中需要建立的氣壓值σ＝ko·(γs·hs-γw·hw)+γw·hw其中σ-土倉氣體壓力值，kpa；ko-靜止土壓力系數(shù)γs，γw-土體，水容重kN/m3；hs，hw-覆土層，水位計(jì)算高度，m工作氣壓力值比計(jì)算氣壓力值略高0.1～0.2bar(10～20kpa)，即土倉帶壓換刀作業(yè)氣壓為σ＝ko·(γs·hs-γw·hw)+γw·hw+(10～20)步驟5.2、首先出土至土倉三分之一位置高度，出土?xí)r螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速為3～9rpm；出土的同時(shí)，采用2～4臺(tái)空氣壓縮機(jī)向土倉輸送工業(yè)用氣，其供氣量為10～40m3/min，以土倉一號(hào)傳感器顯示的氣壓值為準(zhǔn)，使土倉氣壓值上升至設(shè)定氣壓值；隨后，觀察氣密性能，在30分鐘內(nèi)土倉內(nèi)氣壓能穩(wěn)定保持在設(shè)定值附近，其壓力變化值＜0.05bar；步驟5.3、然后出土至土倉二分之一位置高度，在此過程中采用空氣呼吸氣自動(dòng)加氣系統(tǒng)對(duì)土倉進(jìn)行加氣，同時(shí)逐步關(guān)閉工業(yè)壓縮氣進(jìn)氣口，直至完全使用空氣呼吸氣保持土倉內(nèi)空氣壓力接近設(shè)定值，空氣呼吸氣自動(dòng)加氣系統(tǒng)的加氣頻率控制在最高頻率的30％-100％之間；再次觀察氣密性，30分鐘內(nèi)土倉內(nèi)氣壓變化值＜0.05bar，即可認(rèn)為土倉氣壓穩(wěn)定，密閉性良好，滿足帶壓換刀要求；步驟6、加壓進(jìn)倉過程建立土倉氣壓平衡后，人員即可進(jìn)入人閘，開始通過向人閘加入壓縮呼吸氣進(jìn)行加壓操作，加壓時(shí)間為5～10分鐘，勻速把壓力從0加到土倉氣壓設(shè)定值；使人閘氣壓升高至土倉氣壓相同時(shí)，打開土倉倉門，操作人員進(jìn)倉檢查及更換刀具；步驟7、減壓出倉過程換刀作業(yè)結(jié)束后，人員與機(jī)械撤出土倉進(jìn)入人閘，首先關(guān)閉土倉和人閘之間的連接倉門(即土倉倉門)，然后根據(jù)已建立的壓力值對(duì)人閘進(jìn)行減壓操作，人閘氣體壓力將為0后，降壓的步驟和每個(gè)步驟需要的時(shí)間以及在一個(gè)停留平臺(tái)需要停留的時(shí)間和總的加壓時(shí)間，見下表；通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣口和出氣口閘閥控制氣壓變化量<tablesid="tabl0001"num="0001"></tables>步驟8、氣壓轉(zhuǎn)換土壓人員從人閘出來后，通過管道向土倉注入膨潤(rùn)土，此時(shí)土倉內(nèi)空氣被壓縮，通過壓力傳感器可以看到倉內(nèi)壓力變化，通過土倉內(nèi)排氣閥排出一部分氣體保持恒定的支撐壓力，重復(fù)以上動(dòng)作至滿倉，待土倉內(nèi)重新建立了土壓平衡，啟動(dòng)刀盤與千斤頂恢復(fù)盾構(gòu)掘進(jìn)，恢復(fù)掘進(jìn)的初始階段(土倉逐步充滿土階段)繼續(xù)打開排氣閥，同時(shí)逐步關(guān)閉呼吸氣系統(tǒng)，在保證土倉壓力恒定的前提下，掘進(jìn)、關(guān)閉呼吸氣系統(tǒng)、排氣三個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，直至呼吸氣系統(tǒng)完全關(guān)閉，盾構(gòu)機(jī)即可處于正常掘進(jìn)狀態(tài)。2、如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉作業(yè)施工方法，其特征在于所述步驟2的刀盤轉(zhuǎn)速1.21.8rpm;掘進(jìn)速度2545mm/min;刀盤扭矩35004500kNm;土倉壓力控制在1.01.5bar;同步注漿漿液采用可硬性漿液，漿液配合比為水泥細(xì)砂粉煤灰膨潤(rùn)土水=1:10:9:1.5:7.5;上部2個(gè)注槳管注漿壓力為1.52.0bar,下部2個(gè)注漿管注漿壓力為2.02.8bar;向盾體周邊10個(gè)注漿孔注入膨潤(rùn)土泥漿，使盾體周圍土體形成泥膜，封堵漏氣通道；注漿量為每環(huán)23m3,注漿壓力控制在1.52.5bar;漿液配合比為水膨潤(rùn)土=100:1014;所述步驟3的刀盤轉(zhuǎn)速1.21.6rpm、土倉壓力控制在1.21.7bar;同步注漿采用膨潤(rùn)土漿液，漿液配合比為水膨潤(rùn)土=100:1014;上部2個(gè)注漿管注漿壓力為1.52bar，下部2個(gè)注漿管注漿壓力為22.8bar;向刀盤前方注入膨潤(rùn)土泥漿，注漿量為46m3，注漿孔為8個(gè)，注漿壓力控制在1.8~2.2bar，漿液配合比為水膨潤(rùn)土=100:1014;所述步驟5.2出土?xí)r螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速為36rpm;出土的同時(shí)，采用24臺(tái)空氣壓縮機(jī)向土倉輸送工業(yè)用氣，其供氣量為1624mVmin。3、如權(quán)利要求1或2所述的盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉作業(yè)施工方法，其特征在于在預(yù)定換刀位置切口上方預(yù)先布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置范圍為換刀位置切口里程前5m，后3m，隧道中線兩側(cè)各6m，測(cè)點(diǎn)間距1.5m方格狀布置；監(jiān)測(cè)點(diǎn)在盾構(gòu)到達(dá)前即測(cè)得初始高程，帶壓換刀期間監(jiān)測(cè)頻率2小時(shí)測(cè)量1次，測(cè)量成果馬上處理及上報(bào)。全文摘要本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)機(jī)帶壓開倉作業(yè)施工方法，包括盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置，向盾體刀盤及周邊注入膨潤(rùn)土泥漿，使掌子面及盾體周圍土體形成泥膜，封堵漏氣通道；土倉建立氣壓；加壓進(jìn)倉，人員進(jìn)入人閘，實(shí)施刀具檢查與更換、甚至刀盤檢查等作業(yè)；減壓出倉；作業(yè)結(jié)束后，通過管道向土倉注入膨潤(rùn)土，待土倉內(nèi)重新建立了土壓平衡，啟動(dòng)刀盤與千斤頂恢復(fù)盾構(gòu)掘進(jìn)。采用本發(fā)明方法，地層的透氣性較原始地層下降30％，滿足了帶壓要求，既保證了土倉內(nèi)作業(yè)工人的安全，又保證了掌子面土體的穩(wěn)定性；加固效果良好，地表變形小；洞內(nèi)加固，不占用地面，對(duì)周圍環(huán)境、城市交通影響?。痪哂惺┕ば矢?、周期短、費(fèi)用低的特點(diǎn)。文檔編號(hào)E21D9/093GK101539023SQ20081004503公開日2009年9月23日申請(qǐng)日期2008年3月21日優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日發(fā)明者盧美茂,段紹和,山鐘,強(qiáng)陳申請(qǐng)人:中鐵二局股份有限公司