一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，包括步驟：一、第一次注漿：采用注漿系統(tǒng)且由上至下通過土倉向空洞下部注入第一水泥砂漿；第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比45～55︰45～55︰180～220︰540～660︰360～440配成；二、第二次注漿：采用注漿系統(tǒng)向空洞中部注入第二水泥砂漿；第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比90～110︰68～82︰200～280︰540～660︰420～500配成；三、第三次注漿：采用注漿系統(tǒng)向空洞上部注入水泥漿。本發(fā)明步驟簡單、設(shè)計合理、操作簡便且投入成本低、使用效果好，能解決傳統(tǒng)注漿加固方法存在的多種問題。
【專利說明】一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于盾構(gòu)隧道施工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]盾構(gòu)法是現(xiàn)代隧道施工的一種全機械化施工方法，其主要使用的機械設(shè)備為盾構(gòu)機2。如圖1-1、圖1-2所示，盾構(gòu)施工過程中，對盾構(gòu)機2進行壓氣換刀作業(yè)時，由于掌子面長時間暴露在外，隧道掌子面頂部容易出現(xiàn)大體積坍塌并形成空洞I。隨著盾構(gòu)機刀具更換地進行，掌子面頂部空洞I的暴露時間較長，掌子面不穩(wěn)定，并且，空洞I會隨著時間的推移逐漸發(fā)展，繼而會導(dǎo)致地面的塌陷，影響周圍建筑物、構(gòu)筑物等的安全，還會對正在換刀的作業(yè)人員人身安全造成威脅，致使壓氣換刀作業(yè)人員很難按原計劃將全部需要更換的刀具更換完畢。
[0003]傳統(tǒng)的空洞處理方法是通過盾構(gòu)機內(nèi)置的注漿管對前方松軟土體進行注漿加固，以提高前方土體的強度，避免掌子面進一步坍塌。但上述傳統(tǒng)注漿加固方法存在以下缺陷:第一、注漿加固效果不佳；第二、、加固范圍不能覆蓋整個空洞；第三、空洞若較長時間暴露，仍會繼續(xù)擴大；第四、注漿加固后土體強度分布不均，如掌子面仍暴露在空氣中，掌子面有繼續(xù)坍塌的可能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其步驟簡單、設(shè)計合理、操作簡便且投入成本低、使用效果好，能有效解決傳統(tǒng)注漿加固方法存在的注漿加固效果不佳、不能對掌子面空洞進行有效處理等問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，所處理掌子面空洞為位于盾構(gòu)機的刀盤前方上部的空洞，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0006]步驟一、第一次注漿:采用盾構(gòu)機的注漿系統(tǒng)，且通過盾構(gòu)機的土倉向空洞下部注入第一水泥砂楽；第一次注楽過程中，將所述土倉內(nèi)部壓力控制在1.5bar?3.5bar之間；
[0007]第一次注漿時，由上至下向所述土倉內(nèi)注入所述第一注漿漿液；第一次注漿完成后，所述土倉的內(nèi)側(cè)上部為水泥砂漿填充段，所述水泥砂漿填充段的底部高度低于空洞的底部高度；
[0008]所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(45?55): (45?55): (180?220): (540?660): (360?440)的比例均勻混配而成；
[0009]步驟二、第二次注漿:采用所述注漿系統(tǒng)，向空洞中部注入第二水泥砂漿；
[0010]第二次注漿之前，先通過第一注漿管將所述注漿系統(tǒng)與空洞內(nèi)部連通；所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(90?110): (68?82): (200?280): (540?660): (420?500)的比例均勻混配而成；
[0011]步驟三、第三次注漿:采用所述注漿系統(tǒng)，向空洞上部注入水泥漿；
[0012]第三次注漿之前，先通過第二注漿管將所述注漿系統(tǒng)與空洞上部連通。
[0013]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:所述盾構(gòu)機的注漿系統(tǒng)包括同步注漿系統(tǒng)和二次注漿機；步驟一中進行第一次注漿和步驟二中進行第二次注漿時，所述注漿系統(tǒng)均為盾構(gòu)機的同步注漿系統(tǒng)；第二次注漿之前，先通過第一注漿管將所述同步注漿系統(tǒng)與空洞內(nèi)部連通；步驟三中進行第三次注漿時，所述注漿系統(tǒng)為盾構(gòu)機的二次注漿機，第三次注漿之前，先通過第二注漿管將所述二次注漿機與空洞上部連通。
[0014]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:步驟三中第三次注漿完成后，待步驟一中所注第一注漿漿液、步驟二中所注第二注漿漿液和步驟三中所注水泥漿均初凝后，對刀盤上的需更換刀具進行更換。
[0015]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:步驟一中進行第一次注漿之前，先將盾構(gòu)機的注漿系統(tǒng)與土倉壁上所設(shè)置的注漿孔連接，所述土倉壁為所述土倉的側(cè)壁；步驟一中第一次注漿時、步驟二中第二次注漿時和步驟三中第三次注漿時，所述注漿系統(tǒng)均通過所述土倉壁上的注漿孔進行注漿。
[0016]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:所述土倉壁上所設(shè)置注漿孔的數(shù)量為多個；多個所述注漿孔包括布設(shè)在土倉壁上部中央的第三注漿孔、分別布設(shè)在土倉壁中部左右兩側(cè)的第一注漿孔與第五注漿孔、位于第一注漿孔與第三注漿孔之間的第二注漿孔、位于第三注漿孔與第五注漿孔之間的第四注漿孔，所述第一注漿孔、第二注漿孔、第三注漿孔、第四注漿孔和第五注漿孔沿圓周方向布設(shè)；
[0017]所述第四注漿孔通過第二注漿管與空洞頂部連通，所述第一注漿孔上裝有排氣管且其通過排氣管與空洞頂部連通，所述第一注漿孔為排氣孔，所述第二注漿孔通過第一注漿管與空洞內(nèi)部連通；所述第四注漿孔、第二注漿孔和第三注漿孔均與盾構(gòu)機的注漿系統(tǒng)連接；
[0018]步驟一中進行第一次注漿時，從第三注漿孔注入第一水泥砂漿；注入第一水泥砂漿過程中，通過排氣管進行排氣；
[0019]步驟二中進行第二次注漿時，通過第二注漿孔注入第二水泥砂漿；注入第二水泥砂漿過程中，通過排氣管進行排氣；
[0020]步驟三中進行第三次注漿時，通過第四注漿孔注入水泥漿；注入水泥漿過程中，通過排氣管進行排氣。
[0021]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:所述第一注漿管上端高出刀盤的高度為H1，其中Hl = 450mm?550mm ;所述第五注漿孔上安裝有對第一注漿管的注漿狀況進行觀測的觀測管，所述第五注漿孔為觀測孔；所述觀測管上端高出刀盤的高度為 H2，其中 H2 = 250mm ?350_ ；
[0022]步驟二中進行第二次注漿時，當觀測管內(nèi)留出第二水泥砂漿時，停止注漿。
[0023]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:步驟一中所述水泥砂漿填充段的高度為所述土倉高度的一半；步驟二中第二次注漿完成后，所述空洞內(nèi)部所填充第二注漿漿液的液面高出刀盤頂部250mm?350mm。
[0024]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:步驟一中所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(48?52): (48?52): (195?205):(580?620): (390?410)的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(95?105): (72?78): (235?245): (580?620):(450?470)的比例均勻混配而成。
[0025]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:步驟一中所述第一注漿漿液和所述第二注漿漿液中的膨潤土均為鈉基膨潤土；步驟一中所述第一注漿漿液和所述第二注漿漿液中的砂均為細砂；步驟一中第一次注漿過程中，將所述土倉內(nèi)部壓力控制在 2.5bar ?3.4bar 之間。
[0026]上述一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征是:所述盾構(gòu)機的盾體由前至后分為前盾、中盾和盾尾，所述前盾為切口環(huán)；步驟一中進行第一次注漿之前，先用海綿和/或棉紗對刀盤與切口環(huán)之間以及切口環(huán)與外側(cè)土體之間的縫隙進行封堵；步驟一中第一次注漿過程中、步驟二中第二次注漿過程中和步驟三中第三次注漿過程中，均通過注液設(shè)備在中盾所處位置處注水溶性聚氨酯。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0028]1、方法步驟簡單、投入成本低且操作、施工簡便，實現(xiàn)方便。
[0029]2、設(shè)計合理，將土倉壁上的注漿孔與刀盤的前方空洞連通后，由先至后分三次對空洞進行不同材料的注漿，其中第一次注漿通過盾構(gòu)機的同步注漿系統(tǒng)，向空洞注入第一注漿漿液，注漿量按土倉內(nèi)剩余半倉土考慮；第二次注漿通過盾構(gòu)機的同步注漿系統(tǒng)，向空洞注入第二注漿漿液，注入至刀盤上方30cm位置；第三次通過盾構(gòu)機的二次注漿機將水泥漿向空洞頂部加注。三次注漿都輔以空氣排放，控制土倉內(nèi)壓力的穩(wěn)定。同時，為了防止?jié){液裹住盾體，在中盾處注水溶性聚氨酯。待土倉及空洞內(nèi)砂漿漿液后再進行常壓換刀。
[0030]同時，三次注漿所用的漿液組分設(shè)計合理，其中第一注漿漿液中水泥含量相對較低，不僅能對土倉進行一定程度回填，而且能對空洞底部進行有效充填，同時后期土倉清理方便；第二注漿漿液中水泥含量相對較高，充填后所形成填充層的粘結(jié)強度大，能滿足空洞中部充填的需求；而第三次注漿時采用水泥漿對空洞頂部進行充填，水泥漿與水泥砂漿相比，比較細膩且其結(jié)合性好，使得空洞上部土體與所注漿液形成的填充層能有效結(jié)合，避免掌子面長時間暴露，并能有效防止空洞繼續(xù)擴大。因而，采用三種不同材料對空洞進行充填，能充分發(fā)揮三種材料各自的優(yōu)勢，并能對空洞進行快速、有效處理，注漿加固效果好。
[0031]3、注漿方便，采用盾構(gòu)機自帶的同步注漿系統(tǒng)和二次注漿機便能完成注漿，并且通過土倉壁上的注漿孔進行注漿，只需在注漿孔上接上對應(yīng)的管路即可，無需對盾構(gòu)機其它結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，因而實際操作簡便、設(shè)備投入成本較低且前期準備時間短，實現(xiàn)方便。
[0032]4、空洞處理時間短，不影響施工工期。
[0033]5、空洞處理完成后進行換刀時的安全系數(shù)非常高，能夠有效保證換刀施工過程快速、有效進行，在常壓條件下?lián)Q刀，避免了帶壓換刀的風(fēng)險。
[0034]6、使用效果好且實用價值高，注漿加固效果好，采用空洞注漿填充的方法，在空洞形成初期便能簡便、快速封閉土倉和空洞，避免掌子面長時間暴露，使掌子面盡快達到穩(wěn)定。同時，加固范圍能覆蓋整個空洞，注漿加固后土體強度分布均勻，掌子面繼續(xù)坍塌的可能較小。因而，能有效解決傳統(tǒng)注漿加固方法存在的注漿加固效果不佳、加固范圍不能覆蓋整個空洞、加固后土體強度分布不均、掌子面存在繼續(xù)坍塌隱患等問題。
[0035]綜上所述，本發(fā)明步驟簡單、設(shè)計合理、操作簡便且投入成本低、使用效果好，能有效解決傳統(tǒng)注漿加固方法存在的注漿加固效果不佳、不能對掌子面空洞進行有效處理等問題。
[0036]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1-1為盾構(gòu)施工時掌子面空洞的結(jié)構(gòu)和位置示意圖。
[0038]圖1-2為圖1-1的右視圖。
[0039]圖2為本發(fā)明的方法流程框圖。
[0040]圖3為本發(fā)明土倉壁上注漿孔的管路連接狀態(tài)示意圖。
[0041]附圖標記說明:
[0042]I一空洞；2—盾構(gòu)機；2-1—刀盤；
[0043]3一土倉壁；4-1一第一注楽孔；4-2—第二注楽孔；
[0044]4-3一第二注楽孔；4_4一第四注楽孔；4_5—第五注楽孔；
[0045]5—第一注漿管；6—第二注漿管；7—排氣管；
[0046]8—觀測管；一；一；

【具體實施方式】
[0047]實施例1
[0048]如圖2所示的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，所處理掌子面空洞為位于盾構(gòu)機2的刀盤2-1前方上部的空洞1，包括以下步驟:
[0049]步驟一、第一次注漿:采用盾構(gòu)機2的注漿系統(tǒng)，且通過盾構(gòu)機2的土倉向空洞I下部注入第一水泥砂楽；第一次注楽過程中，將所述土倉內(nèi)部壓力控制在1.5bar?3.5bar之間。
[0050]第一次注漿時，由上至下向所述土倉內(nèi)注入所述第一注漿漿液；第一次注漿完成后，所述土倉的內(nèi)側(cè)上部為水泥砂漿填充段，所述水泥砂漿填充段的底部高度低于空洞I的底部高度。
[0051]所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(45?55): (45?55): (180?220): (540?660): (360?440)的比例均勻混配而成。
[0052]步驟二、第二次注漿:采用所述注漿系統(tǒng)，向空洞I中部注入第二水泥砂漿。
[0053]第二次注漿之前，先通過第一注漿管5將所述注漿系統(tǒng)與空洞I內(nèi)部連通；所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(90?110): (68?82): (200?280): (540?660): (420?500)的比例均勻混配而成。
[0054]步驟三、第三次注漿:采用所述注漿系統(tǒng)，向空洞I上部注入水泥漿。
[0055]第三次注漿之前，先通過第二注漿管6將所述注漿系統(tǒng)與空洞I上部連通。
[0056]本實施例中，所述盾構(gòu)機2的注漿系統(tǒng)包括同步注漿系統(tǒng)和二次注漿機。步驟一中進行第一次注漿和步驟二中進行第二次注漿時，所述注漿系統(tǒng)均為盾構(gòu)機2的同步注漿系統(tǒng)；第二次注漿之前，先通過第一注漿管5將所述同步注漿系統(tǒng)與空洞I內(nèi)部連通；步驟三中進行第三次注漿時，所述注漿系統(tǒng)為盾構(gòu)機2的二次注漿機，第三次注漿之前，先通過第二注漿管6將所述二次注漿機與空洞I上部連通。
[0057]實際施工時，步驟一中所述第一注漿漿液優(yōu)選由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(48 ?52): (48 ?52): (195 ?205): (580 ?620): (390 ?410)的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿優(yōu)選由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(95 ?105): (72 ?78): (235 ?245): (580 ?620): (450 ?470)的比例均勻混配rfn 。
[0058]本實施例中，所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量50: 50:200: 600: 400的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿優(yōu)選由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比100: 75: 240: 600: 460的比例均勻混配而成。
[0059]實際施工過程中，可根據(jù)具體需要，對所述第一注漿漿液和所述第二注漿漿液中各組分的配比進行相應(yīng)調(diào)整。
[0060]本實施例中，步驟三中所述水泥漿由水泥和水按重量比1:1的比例均勻混配而成。
[0061 ] 本實施例中，步驟一中所述第一注漿漿液和所述第二注漿漿液中的膨潤土均為鈉基膨潤土。步驟一中所述第一注漿漿液和所述第二注漿漿液中的砂均為細砂。
[0062]本實施例中，步驟一中第一次注漿過程中，將所述土倉內(nèi)部壓力控制在2.5bar?
3.4bar 之間。
[0063]并且，步驟二中第二次注漿過程中和步驟三中第三次注漿過程中，將所述土倉內(nèi)部壓力均控制在2.5bar?3.4bar之間；
[0064]本實施例中，步驟三中第三次注漿完成后，待步驟一中所注第一注漿漿液、步驟二中所注第二注漿漿液和步驟三中所注水泥漿均初凝后，對刀盤2-1上的需更換刀具進行更換。
[0065]實際對需更換刀具進行更換時，采用常壓換刀方法。實際進行更換時，采用打鑿工具對凝固在所述土倉內(nèi)的水泥砂漿塊進行人工清理，且水泥砂漿塊清理過程中，同步對需更換刀具進行更換。
[0066]步驟一中進行第一次注漿之前，先將盾構(gòu)機2的注漿系統(tǒng)與土倉壁3上所設(shè)置的注漿孔連接，所述土倉壁3為所述土倉的側(cè)壁。步驟一中第一次注漿時、步驟二中第二次注漿時和步驟三中第三次注漿時，所述注漿系統(tǒng)均通過所述土倉壁上的注漿孔進行注漿。本實施例中，所述土倉壁3為圓形。
[0067]本實施例中，所述土倉壁3上所設(shè)置注漿孔的數(shù)量為多個；多個所述注漿孔包括布設(shè)在土倉壁3上部中央的第三注漿孔4-3、分別布設(shè)在土倉壁3中部左右兩側(cè)的第一注漿孔4-1與第五注漿孔4-5、位于第一注漿孔4-1與第三注漿孔4-3之間的第二注漿孔4_2、位于第三注漿孔4-3與第五注漿孔4-5之間的第四注漿孔4-4，所述第一注漿孔4-1、第二注漿孔4-2、第三注漿孔4-3、第四注漿孔4-4和第五注漿孔4-5沿圓周方向布設(shè)。
[0068]所述第四注漿孔4-4通過第二注漿管6與空洞I頂部連通，所述第一注漿孔4-1上裝有排氣管7且其通過排氣管7與空洞I頂部連通，所述第一注漿孔4-1為排氣孔，所述第二注漿孔4-2通過第一注漿管5與空洞I內(nèi)部連通。所述第四注漿孔4-4、第二注漿孔4-2和第三注漿孔4-3均與盾構(gòu)機2的注漿系統(tǒng)連接。
[0069]步驟一中進行第一次注漿時，從第三注漿孔4-3注入第一水泥砂漿；注入第一水泥砂漿過程中，通過排氣管7進行排氣。
[0070]步驟二中進行第二次注漿時，通過第二注漿孔4-2注入第二水泥砂漿；注入第二水泥砂漿過程中，通過排氣管7進行排氣。
[0071]步驟三中進行第三次注漿時，通過第四注漿孔4-4注入水泥漿；注入水泥漿過程中，通過排氣管7進行排氣。
[0072]本實施例中，所述第一注漿孔4-1、第二注漿孔4-2、第三注漿孔4-3、第四注漿孔4-4和第五注漿孔4-5上均安裝有球閥。
[0073]并且，所述第一注漿孔4-1、第二注漿孔4-2、第三注漿孔4-3、第四注漿孔4-4和第五注漿孔4-5分別布設(shè)在土倉壁3上的9點鐘、10點鐘、12點鐘、2點鐘和3點鐘方位。
[0074]本實施例中，步驟一中所述水泥砂漿填充段的高度為所述土倉高度的一半。
[0075]步驟二中第二次注漿完成后，所述空洞I內(nèi)部所填充第二注漿漿液的液面高出刀盤 2-1 頂部 250_ ?350mm。
[0076]相應(yīng)地，所述第一注漿管5上端高出刀盤2-1的高度為H1，其中Hl = 450mm?550mm ;所述第五注漿孔4_5上安裝有對第一注漿管5的注漿狀況進行觀測的觀測管8，所述第五注漿孔4-5為觀測孔；所述觀測管8上端高出刀盤2-1的高度為H2，其中H2 =250mm ?350mmo
[0077]步驟二中進行第二次注漿時，當觀測管8內(nèi)留出第二水泥砂漿時，停止注漿。
[0078]本實施例中，Hl = 500mm,H2 = 300mm。因而，步驟二中第二次注漿完成后，所述空洞I內(nèi)部所填充第二注漿漿液的液面高出刀盤2-1頂部300mm。
[0079]實際施工時，可根據(jù)具體需要，對Hl和H2的取值大小進行相應(yīng)調(diào)整。
[0080]本實施例中，所述第二注漿管6、排氣管7、第一注漿管5和觀測管8均為橡膠管。所述第二注漿管6和排氣管7均長細管，所述第一注漿管5和觀測管8均為短粗管。
[0081]本實施例中，所述盾構(gòu)機2的盾體由前至后分為前盾、中盾和盾尾，所述前盾為切口環(huán)。
[0082]步驟一中進行第一次注漿之前，先用海綿和/或棉紗對刀盤與切口環(huán)之間以及切口環(huán)與外側(cè)土體之間的縫隙進行封堵；步驟一中第一次注漿過程中、步驟二中第二次注漿過程中和步驟三中第三次注漿過程中，均通過注液設(shè)備在中盾所處位置處注水溶性聚氨酯。
[0083]本實施例中，所述刀盤與切口環(huán)之間以及切口環(huán)與外側(cè)土體之間的縫隙為圓形縫隙，對刀盤與切口環(huán)之間以及切口環(huán)與外側(cè)土體之間的縫隙進行封堵時，均對上部的半圓形縫隙進行封堵。
[0084]實際施工時，采用本發(fā)明對空洞I進行處理之前，工作人員先帶壓進倉，并用棉紗將刀盤2-1上所裝刀箱上存在的縫隙塞緊；之后，用海綿和棉紗將3點鐘?9點鐘方位(即上半圓)的刀盤與切口環(huán)之間以及切口環(huán)與外側(cè)土體之間的縫隙塞緊，防止?jié){液由外側(cè)流進土倉并防止?jié){液裹附盾體。然后，工作人員帶壓進倉進行土倉壁注漿孔管路連接，主要包括第二注漿管6、排氣管7、第一注漿管5和觀測管8的連接，詳見圖3。同時，還需將所述注漿系統(tǒng)與土倉壁上的注漿孔連接；管路連接完畢，檢查一切準備妥當后，工作人員出倉。
[0085]其中，第四注漿孔4-4上接第二注漿管6至空洞I的頂部，用于注純水泥漿；第一注漿孔4-1上接排氣管7至空洞I的頂部，用于注漿過程中進行排氣；第二注漿孔4-2上接第一注漿管5，用于注第二注漿漿液；第五注漿孔4-5上接觀測管8，用于檢測第一注漿管5的注漿情況；第三注漿孔4-3上不接管，用于注第一注漿漿液。
[0086]管路連接完畢，進行第一次注漿時，使用同步注漿系統(tǒng)，將所述第一注漿漿液從第三注漿孔4-3向所述土倉內(nèi)加注，同時打開第一注漿孔4-1上所裝的球閥以緩慢釋放空氣，將所述土倉內(nèi)的倉壓保持在2.5bar?3.4bar，注18方第一注楽楽液(按所述土倉內(nèi)剩余半倉土考慮)后，停止注漿；之后，使用所述同步注漿系統(tǒng)，將所述第二注漿漿液從第二注漿孔4-2向空洞I內(nèi)加注，同時打開第一注漿孔4-1上所裝的球閥以緩慢釋放空氣，當?shù)谖遄{孔4-5上所接觀測管8流出漿液后，停止注漿；然后，使用二次注漿機將水泥漿從第四注漿孔4-4向空洞I內(nèi)加注，同時打開第一注漿孔4-1上所裝的球閥以緩慢釋放空氣，直至第一注漿孔4-1上所接排氣管7流出漿液后，停止注漿。
[0087]同時，步驟一中第一次注漿過程中、步驟二中第二次注漿過程中和步驟三中第三次注漿過程中，均通過注液設(shè)備在中盾所處位置處注水溶性聚氨酯，具體是在所述盾體外側(cè)注水溶性聚氨酯，防止第一次注漿、第二次注漿和第三次注漿過程中所注漿液裹住盾體。
[0088]因而壓氣換刀時，采用本發(fā)明所述的方法，以注入漿液(具體包括第一注漿漿液、第二注漿漿液和水泥漿)的方式，回填掌子面頂部出現(xiàn)的大體積空洞1，且待所注的第一注漿漿液、第二注漿漿液和水泥漿均凝固后，開始常壓換刀。
[0089]實施例2
[0090]本實施例中，與實施例1不同的是:步驟一中所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比48: 52: 195: 580: 410的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比95: 78: 235: 580: 470的比例均勻混配而成。
[0091]本實施例中，其余步驟的施工過程均與實施例1相同。
[0092]實施例3
[0093]本實施例中，與實施例1不同的是:步驟一中所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比52: 48: 205: 580: 390的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比105: 72: 245: 580: 450的比例均勻混配而成。
[0094]本實施例中，其余步驟的施工過程均與實施例1相同。
[0095]實施例4
[0096]本實施例中，與實施例1不同的是:步驟一中所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比51: 49: 205: 620: 400的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比105: 72: 245: 580: 450的比例均勻混配而成。
[0097]本實施例中，其余步驟的施工過程均與實施例1相同。
[0098]實施例5
[0099]本實施例中，與實施例1不同的是:步驟一中所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比45: 55: 195: 660: 360的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比90: 82: 200: 650: 420的比例均勻混配而成。
[0100]本實施例中，其余步驟的施工過程均與實施例1相同。
[0101]實施例6
[0102]本實施例中，與實施例1不同的是:步驟一中所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比55: 45: 180: 540: 440的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比110: 68: 280: 660: 490的比例均勻混配而成。
[0103]本實施例中，其余步驟的施工過程均與實施例1相同。
[0104]實施例7
[0105]本實施例中，與實施例1不同的是:步驟一中所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比55: 45: 220: 650: 370的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比108: 70: 270: 540: 430的比例均勻混配而成。
[0106]本實施例中，其余步驟的施工過程均與實施例1相同。
[0107]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，所處理掌子面空洞為位于盾構(gòu)機(2)的刀盤(2-1)前方上部的空洞(I)，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、第一次注漿:采用盾構(gòu)機(2)的注漿系統(tǒng)，且通過盾構(gòu)機(2)的土倉向空洞(I)下部注入第一水泥砂漿；第一次注漿過程中，將所述土倉內(nèi)部壓力控制在1.5bar?3.5bar 之間； 第一次注漿時，由上至下向所述土倉內(nèi)注入所述第一注漿漿液；第一次注漿完成后，所述土倉的內(nèi)側(cè)上部為水泥砂漿填充段，所述水泥砂漿填充段的底部高度低于空洞(I)的底部高度； 所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(45?55): (45?55):(180?220): (540?660): (360?440)的比例均勻混配而成； 步驟二、第二次注漿:采用所述注漿系統(tǒng)，向空洞(I)中部注入第二水泥砂漿； 第二次注漿之前，先通過第一注漿管(5)將所述注漿系統(tǒng)與空洞(I)內(nèi)部連通；所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(90?110): (68?82): (200?280): (540?660): (420?500)的比例均勻混配而成； 步驟三、第三次注漿:采用所述注漿系統(tǒng)，向空洞(I)上部注入水泥漿； 第三次注漿之前，先通過第二注漿管(6)將所述注漿系統(tǒng)與空洞(I)上部連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:所述盾構(gòu)機(2)的注漿系統(tǒng)包括同步注漿系統(tǒng)和二次注漿機；步驟一中進行第一次注漿和步驟二中進行第二次注漿時，所述注漿系統(tǒng)均為盾構(gòu)機(2)的同步注漿系統(tǒng)；第二次注漿之前，先通過第一注漿管(5)將所述同步注漿系統(tǒng)與空洞(I)內(nèi)部連通；步驟三中進行第三次注漿時，所述注漿系統(tǒng)為盾構(gòu)機(2)的二次注漿機，第三次注漿之前，先通過第二注漿管(6)將所述二次注漿機與空洞(I)上部連通。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:步驟三中第三次注漿完成后，待步驟一中所注第一注漿漿液、步驟二中所注第二注漿漿液和步驟三中所注水泥漿均初凝后，對刀盤(2-1)上的需更換刀具進行更換。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:步驟一中進行第一次注漿之前，先將盾構(gòu)機(2)的注漿系統(tǒng)與土倉壁(3)上所設(shè)置的注漿孔連接，所述土倉壁(3)為所述土倉的側(cè)壁；步驟一中第一次注漿時、步驟二中第二次注漿時和步驟三中第三次注漿時，所述注漿系統(tǒng)均通過所述土倉壁上的注漿孔進行注漿。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:所述土倉壁(3)上所設(shè)置注漿孔的數(shù)量為多個；多個所述注漿孔包括布設(shè)在土倉壁(3)上部中央的第三注漿孔(4-3)、分別布設(shè)在土倉壁(3)中部左右兩側(cè)的第一注漿孔(4-1)與第五注漿孔(4-5)、位于第一注漿孔(4-1)與第三注漿孔(4-3)之間的第二注漿孔(4-2)、位于第三注漿孔(4-3)與第五注漿孔(4-5)之間的第四注漿孔(4-4)，所述第一注漿孔(4-1)、第二注漿孔(4-2)、第三注漿孔(4-3)、第四注漿孔(4-4)和第五注漿孔(4-5)沿圓周方向布設(shè)； 所述第四注漿孔(4-4)通過第二注漿管(6)與空洞(I)頂部連通，所述第一注漿孔(4-1)上裝有排氣管(7)且其通過排氣管(7)與空洞(I)頂部連通，所述第一注漿孔(4-1)為排氣孔，所述第二注漿孔(4-2)通過第一注漿管(5)與空洞(I)內(nèi)部連通；所述第四注漿孔(4-4)、第二注漿孔(4-2)和第三注漿孔(4-3)均與盾構(gòu)機(2)的注漿系統(tǒng)連接； 步驟一中進行第一次注漿時，從第三注漿孔(4-3)注入第一水泥砂漿；注入第一水泥砂漿過程中，通過排氣管(7)進行排氣； 步驟二中進行第二次注漿時，通過第二注漿孔(4-2)注入第二水泥砂漿；注入第二水泥砂漿過程中，通過排氣管(7)進行排氣； 步驟三中進行第三次注漿時，通過第四注漿孔(4-4)注入水泥漿；注入水泥漿過程中，通過排氣管(7)進行排氣。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:所述第一注漿管(5)上端高出刀盤(2-1)的高度為H1，其中Hl = 450mm?550mm ;所述第五注漿孔(4-5)上安裝有對第一注漿管(5)的注漿狀況進行觀測的觀測管(8)，所述第五注漿孔(4-5)為觀測孔；所述觀測管(8)上端高出刀盤(2-1)的高度為H2，其中H2 = 250mm?350mm ； 步驟二中進行第二次注漿時，當觀測管(8)內(nèi)留出第二水泥砂漿時，停止注漿。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:步驟一中所述水泥砂漿填充段的高度為所述土倉高度的一半；步驟二中第二次注漿完成后，所述空洞(I)內(nèi)部所填充第二注漿漿液的液面高出刀盤(2-1)頂部250mm?350mm。
8.按照權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:步驟一中所述第一注漿漿液由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(48?52): (48?52): (195?205): (580?620): (390?410)的比例均勻混配而成；步驟二中所述第二水泥砂漿由水泥、膨潤土、粉煤灰、砂和水按重量比(95?105): (72?78): (235?245): (580?620): (450?470)的比例均勻混配而成。
9.按照權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:步驟一中所述第一注漿漿液和所述第二注漿漿液中的膨潤土均為鈉基膨潤土；步驟一中所述第一注漿漿液和所述第二注漿漿液中的砂均為細砂；步驟一中第一次注漿過程中，將所述土倉內(nèi)部壓力控制在2.5bar?3.4bar之間。
10.按照權(quán)利要求1或2所述的一種盾構(gòu)隧道施工用掌子面空洞處理方法，其特征在于:所述盾構(gòu)機(2)的盾體由前至后分為前盾、中盾和盾尾，所述前盾為切口環(huán)；步驟一中進行第一次注漿之前，先用海綿和/或棉紗對刀盤與切口環(huán)之間以及切口環(huán)與外側(cè)土體之間的縫隙進行封堵；步驟一中第一次注漿過程中、步驟二中第二次注漿過程中和步驟三中第三次注漿過程中，均通過注液設(shè)備在中盾所處位置處注水溶性聚氨酯。
【文檔編號】E21D9/06GK104481548SQ201410609495
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月1日
【發(fā)明者】楊永強, 王江卡, 許建飛, 王俊英, 楊錦, 田黎明, 張大洋 申請人:中鐵一局集團有限公司