專利名稱：一種防止砂卵石層垮塌的施工方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在隧道工程施工中，防止砂卵石層垮塌的工藝。
背景技術(shù)：
目前，在采用盾構(gòu)法穿越隧道工程施工中，盾構(gòu)機在掘進卵石層過程中，遇地質(zhì)條件復雜、地下水壓大且滲透性強、卵石含量高、粒徑大且不等情況，使盾構(gòu)機掘進難以進行，最終造成盾構(gòu)機掘進面的卵石層塌方，易造成掘進面失穩(wěn)而垮塌、盾構(gòu)刀盤內(nèi)被卵石堵塞，刀盤不能轉(zhuǎn)動和掘進。又因地層滲水漏氣嚴重，氣壓艙氣壓壓力不能建立，在江底卵石層氣密性較差，盾構(gòu)機掘進時，泥水壓力大于刀盤前土壓0.2bar，操作人員無法進入刀盤內(nèi)實施清除工作，給施工造成極大危害和風險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種在卵石層盾構(gòu)掘進施工中防止砂卵石層垮塌的工藝，以增強地層氣密性和穩(wěn)定性，起到防漏氣與防塌目的。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的這種泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，其改進之處在于包括以下工序(1)關閉所有管道閥門；(2)停止轉(zhuǎn)動盾構(gòu)機刀盤；(3)配制改性泥漿；(4)使用盾構(gòu)機拖車注漿設備泵壓注改性泥漿；(5)控制注漿壓力、注漿量；(6)漿液凝結(jié)；(7)注漿效果氣密檢測。
上述泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，所述的(3)配制改性泥漿工序中，改性泥漿采用以下組份組成水960kg/m3、澎潤土75-85kg/m3、水泥115-125kg/m3、羥乙基纖維素4-6kg/m3、鋸末3-6％水泥用量、水泥添加劑4-5kg/m3。
上述泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，所述的(5)注漿壓力、注漿量控制工序中，最大注漿壓力應控制在6bar以下。
上述泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，所述的(5)注漿壓力、注漿量控制工序中，注漿量按以下方法控制，即V＝V1+V2+V3，其中V----總注漿量，單位m3；V1----地層空隙率f×注漿改良體積m3；V2----機體外部掘進空隙體積m3；V3----刀盤空隙體積m3；f----地層空隙率5-10％。
上述泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，所述的(6)漿液凝結(jié)工序中，凝結(jié)時間不少于24小時。
上述泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，所述的(7)注漿效果氣密檢測工序中，進行氣壓平衡試驗時，由低到高逐步進行，每0.5bar為一個測試段，每一個階段必須停留3小時，觀察掘進泥水壓力與泥水液位平衡情況，一直將測試壓力提高到3.0bar；當檢測壓力控制在比地下水壓力高0.2-0.5bar，時間不少于1.5-3.0小時，泥水平衡液位處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，才能進行壓氣排水試驗，當液位下降為零時，檢測氣壓穩(wěn)定和液位變化情況，液位無上升時，進行清理破碎工作。
這種泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，通過向地層砂卵石層區(qū)壓注改性泥漿，使其形成具有一定膠結(jié)力和氣密性較強的支護層，滲透層厚度控制在大于2m的范圍。由于在泥漿中摻有多種添加劑，加強了泥漿的粘結(jié)力，充填地層間的空隙時，恢復了地層間原來的應力狀態(tài)，防止進一步坍塌，同時減小地層的透水透氣性，增強地層的氣密性，最終解決了卵石層防水堵漏、垮塌的技術(shù)難題。經(jīng)檢測掘進面所注入改性泥漿，在未初凝時具有良好的流動性與抗水性，經(jīng)48小時初凝具一定粘結(jié)、不流淌、卵石層被粘連在一起未發(fā)現(xiàn)滑移；7天后檢測，具有較強的固結(jié)力但不完全凝結(jié)，還保持有一定的柔軟性，在盾構(gòu)機掘進時，推力未發(fā)生明顯增加，起到了良好的防水堵漏和防止坍塌的效果。


圖1為本發(fā)明的注漿壓力控制圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明注漿前關閉所有氣管、進排漿管道和水管等閥門，停止轉(zhuǎn)動盾構(gòu)機刀盤，以減少對地層的擾動。
為了在較短的時間內(nèi)獲得有效配方，采取優(yōu)化組合的方法配置改性泥漿，通過初凝觀測和性能檢測，從中獲取三組有效配方，如下表所示優(yōu)化配比一

優(yōu)化配比二

優(yōu)化后的最佳配比

在注漿過程中應時刻注意刀盤掘進面注漿時的注漿壓力P的變化，與停止注漿時掘進面壓力變化，保持注漿壓力P穩(wěn)定上升，防止在注漿過程中由于泥漿滲透變化造成注漿壓力P出現(xiàn)波動(如圖1所示)。當注漿壓力P上升較快時應減少注漿量Q，注入的漿液在較低的壓力下較穩(wěn)定地滲透和擴散。根據(jù)實際測量地下泥水壓力2.61bar，環(huán)片設計抗壓強度C50，推進油缸壓力240bar，鉸接控向油缸壓力420bar，掘進面土層厚度15m，掘進面最大注漿壓力P應控制在≤6bar以下。
注漿量按以下方法控制V＝V1+V2+V3V----總注漿量，單位m3；V1----地層空隙率f×注漿改良體積m3；V2----機體外部掘進空隙體積m3；V3----刀盤空隙體積m3；f----地層空隙率5-10％。
注漿結(jié)束之后，必須停留24小時，讓漿液凝結(jié)，方可進行氣壓平衡試驗。
在注漿效果氣密檢測工序中，進行氣壓平衡試驗時，由低到高逐步進行，每0.5bar為一個測試段，每一個階段必須停留3小時，觀察掘進泥水壓力與泥水液位平衡情況，一直將測試壓力提高到3.0bar。當檢測壓力控制在比地下水壓力高0.2-0.5bar，時間不少于1.5-3.0小時，泥水平衡液位處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，才能進行壓氣排水試驗。當液位下降為零時，檢測氣壓穩(wěn)定和液位變化情況，液位無上升時，人員才能在加壓狀態(tài)下進入壓力艙，組織人員在壓力狀態(tài)下進行清理破碎艙，完成清理后再進行掘進。
權(quán)利要求
1.一種防止砂卵石層垮塌的施工方法，其特征在于包括以下工序(1)關閉所有管道閥門；(2)停止轉(zhuǎn)動盾構(gòu)機刀盤；(3)配制改性泥漿；(4)使用盾構(gòu)機拖車注漿設備泵壓注改性泥漿；(5)控制注漿壓力、注漿量；(6)漿液凝結(jié)；(7)注漿效果氣密檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止砂卵石層垮塌的施工方法，其特征在于所述的(3)配制改性泥漿工序中，改性泥漿采用以下組份組成水960kg/m3、澎潤土75-85kg/m3、水泥115-125kg/m3、羥乙基纖維素4-6kg/m3、鋸末3-6％水泥用量、水泥添加劑4-5kg/m3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止砂卵石層垮塌的施工方法，其特征在于所述的(5)注漿壓力、注漿量控制工序中，最大注漿壓力應控制在6bar以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止砂卵石層垮塌的施工方法，其特征在于所述的(5)注漿壓力、注漿量控制工序中，注漿量按以下方法控制，即V＝V1+V2+V3，其中V----總注漿量，單位m3；V1----地層空隙率f×注漿改良體積m3；V2----機體外部掘進空隙體積m3；V3----刀盤空隙體積m3；f----地層空隙率5-10％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止砂卵石層垮塌的施工方法，其特征在于所述的(6)漿液凝結(jié)工序中，凝結(jié)時間不少于24小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止砂卵石層垮塌的施工方法，其特征在于所述的(7)注漿效果氣密檢測工序中，進行氣壓平衡試驗時，由低到高逐步進行，每0.5bar為一個測試段，每一個階段必須停留3小時，觀察掘進泥水壓力與泥水液位平衡情況，一直將測試壓力提高到3.0bar；當檢測壓力控制在比地下水壓力高0.2-0.5bar，時間不少于1.5-3.0小時，泥水平衡液位處于相對穩(wěn)定狀態(tài)時，才能進行壓氣排水試驗，當液位下降為零時，檢測氣壓穩(wěn)定和液位變化情況，液位無上升時，進行清理破碎工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在隧道工程施工中，防止砂卵石層垮塌的工藝。這種泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，其改進之處在于包括以下工序(1)關閉所有管道閥門；(2)停止轉(zhuǎn)動盾構(gòu)機刀盤；(3)配制改性泥漿；(4)使用盾構(gòu)機拖車注漿設備泵壓注改性泥漿；(5)控制注漿壓力、注漿量；(6)漿液凝結(jié)；(7)注漿效果氣密檢測。這種泥水氣壓平衡式盾構(gòu)施工卵石層防水堵漏垮塌治理方法，通過向地層砂卵石層區(qū)壓注改性泥漿，使其形成具有一定膠結(jié)力和氣密性較強的支護層，滲透層厚度控制在大于2m的范圍，起到了良好的防水堵漏和防止坍塌的效果。
文檔編號E21D11/10GK1869404SQ20051007105
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者李勝新, 蔡耀民 申請人:蔡耀民, 李勝新