專利名稱：一種不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法。
背景技術(shù)：
隨著地鐵軌道交通呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢，區(qū)間隧道采用盾構(gòu)施工的比例已超過90%，然而，在先后沉積的地層之間缺失了某一時期的復(fù)雜地層中，造成上部地層時代的不連續(xù)，上下地層之間存在不整合面，不整合面與隧道存在一定夾角和上下地層強度差別大導(dǎo)致盾構(gòu)姿態(tài)很難控制，無論怎么控制，掘進(jìn)中盾構(gòu)姿態(tài)還是沿不整合面偏移。在施工中，由于不整合面地層特殊性，無論采用目前何種糾偏措施，盾構(gòu)姿態(tài)偏移還是超過規(guī)范，采用常規(guī)糾偏無法實現(xiàn)糾偏，在國內(nèi)，廣州、深圳地鐵就因為盾構(gòu)無法實現(xiàn)糾偏，最終造成偏移，成型盾構(gòu)隧道改為明挖。最終由于偏移隧道重挖，延長了施工工期，影響地鐵開通一年以上，而且占有道路造成交通擁堵。目前現(xiàn)有施工技術(shù)無法解決不整合面盾構(gòu)掘進(jìn)糾偏的技術(shù)難題，給盾構(gòu)施工造成一定難度，也給地鐵修建籌劃帶來麻煩，因此，不整合面地層盾構(gòu)糾偏施工技術(shù)迫在眉睫
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決不整合面地層盾構(gòu)采用現(xiàn)有方法不易糾偏、改為礦山法施工又存在工期長、影響正常交通等難題，提供一種不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法，包括以下步驟
步驟一、加大盾構(gòu)開挖直徑
A、提前加工19 "的周邊滾刀；B、當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)到不整合面地層前停機，開倉并把刀盤所有17 "周邊滾刀更換成19 "的周邊滾刀；C、關(guān)閉倉門后采用低轉(zhuǎn)速方式恢復(fù)盾構(gòu)掘進(jìn)，盾構(gòu)采用土壓平衡模式掘進(jìn)，掘進(jìn)速度控制在lcm/min 2cm/min,刀盤轉(zhuǎn)數(shù)控制在I 1.2r/min ；
步驟二 注漿掘進(jìn)糾偏
A、徑向注漿孔的設(shè)置盾構(gòu)掘進(jìn)時利用中盾與尾盾之間盾構(gòu)鉸接油缸進(jìn)行糾偏，在中盾四周均勻布設(shè)8個徑向注漿孔，實現(xiàn)8個方向注漿；B、注漿位置的選擇根據(jù)盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)和人工復(fù)核確定盾構(gòu)姿態(tài)偏移方向，徑向注衆(zhòng)位置選擇盾構(gòu)偏移一側(cè)的方向；C、實施注衆(zhòng)當(dāng)盾構(gòu)姿態(tài)偏差超過5cm時，降低掘進(jìn)速度,改變刀盤轉(zhuǎn)向方向，從盾體偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔連續(xù)注入帶有分散劑的高壓水，壓力控制在O. 4 O. 6MPa ；
步驟三、人工修建糾偏洞室進(jìn)行超限糾偏
A、當(dāng)盾體偏移IOcm時，利用敞開掘進(jìn)模式清空開挖倉后立即停止掘進(jìn)，在刀盤條幅上焊接操作平臺，同時在倉外安設(shè)空壓機，把高壓風(fēng)接入倉內(nèi)與風(fēng)鎬連接好；B、采用風(fēng)鎬在開挖面刀盤偏移反方向修建糾偏洞室，使糾偏洞室開挖面與刀盤之間形成夾角α，夾角α的大小為30°以上；C、糾偏洞室修好后關(guān)閉土倉，在盾構(gòu)偏移一側(cè)盾尾后增加輔助油缸并支撐在管片上，啟動掘進(jìn)油缸恢復(fù)掘進(jìn)，每掘進(jìn)30cm時在盾構(gòu)偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔注入聚氨酯，利用聚氨酯遇水膨脹產(chǎn)生的力對盾體進(jìn)行擠壓糾偏；D、通過人工復(fù)測，當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)完1. 5m時，如果盾構(gòu)姿態(tài)還超出規(guī)范，持續(xù)修建洞室糾偏，直到盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整在允許范圍內(nèi)為止。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、通過把傳統(tǒng)17"的周邊滾刀更換為19 "的滾刀，加大了盾構(gòu)開挖直徑，大大地提高了盾構(gòu)姿態(tài)糾偏的靈活度，杜絕了盾構(gòu)一進(jìn)入不整合地層就向一個方向偏移；
2、從盾體偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔注入帶有分散劑的高壓水，不僅減少刀盤上和盾殼上的泥餅，同時減少鉸接油缸糾偏壓力差，而且還大大地減少盾構(gòu)姿態(tài)偏移的速率；
3、采用在盾構(gòu)偏移反方向修筑糾偏洞室，提供了糾偏空間，利用中盾上徑向注漿孔注入聚氨酯實現(xiàn)強行糾偏，確保盾構(gòu)姿態(tài)在設(shè)計允許范圍內(nèi)，杜絕盾構(gòu)隧道改為礦山法風(fēng)險；
總之，采用本發(fā)明所述的不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法，首先通過更換刀具增加開挖直徑來提高糾偏靈活度，然后采用在盾體徑向注漿孔注入帶有分散劑的高壓水，減少盾構(gòu)在不整合面地層偏移速率，最后通過修筑糾偏洞室提供糾偏空間和利用盾構(gòu)上徑向注漿孔注入聚氨酯實現(xiàn)強行糾偏。實現(xiàn)了盾構(gòu)在不整合面地層連續(xù)掘進(jìn)，杜絕了盾構(gòu)掘進(jìn)停機改為礦山法的風(fēng)險，具有工藝簡單、施工工序控制靈活、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點，采用該技術(shù)成功地完成了長沙地鐵I號線中信廣場站到大托站區(qū)間斜層巖糾偏施工，填補了我國不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏技術(shù)空白，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。本方法適用不整合地層盾構(gòu)掘進(jìn)工程，也適合于軟硬不均地層。


圖1為本發(fā)明的糾偏施工示意圖中1-刀盤；2_周邊滾刀；3_徑向注漿孔；4-中盾；5-尾盾；6_鉸接油缸；7_糾偏洞室；8_輔助油缸；9-管片；10_掘進(jìn)油缸。
具體實施例方式一種不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法，其特征是包括以下步驟
步驟一、加大盾構(gòu)開挖直徑
A、提前加工19"的滾刀；
B、當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)到不整合面地層時，選擇盾構(gòu)姿態(tài)較好、地下水較小的位置停機，清空開挖倉的土，然后慢慢降壓開倉，并向倉內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)，并把刀盤I所有17 "周邊滾刀更換成19 "的周邊滾刀2，加大開挖直徑，確保開挖直徑比原來設(shè)計大2cm，增加盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整靈活性；
C、關(guān)閉倉門后采用低轉(zhuǎn)速方式恢復(fù)盾構(gòu)掘進(jìn)，由于不整合面存在，導(dǎo)致刀盤推力與開挖面不垂直，因此，為了減少盾構(gòu)姿態(tài)突變，盾構(gòu)采用土壓平衡模式掘進(jìn)，掘進(jìn)時，充分利用鉸接油缸使刀盤盡量與不整合面垂直，行程差控制在5cm以內(nèi)，該地層容易導(dǎo)致盾構(gòu)姿態(tài)偏差，掘進(jìn)速度采用低速掘進(jìn)，控制在lcm/min 2cm/min,采用小轉(zhuǎn)數(shù)、低扭矩進(jìn)行施工,刀盤轉(zhuǎn)數(shù)控制在I 1. 2r/min ；
步驟二 注漿掘進(jìn)糾偏
A、徑向注漿孔3的設(shè)置盾構(gòu)掘進(jìn)時利用中盾4與尾盾5之間盾構(gòu)鉸接油缸6進(jìn)行糾偏，在中盾四周均勻布設(shè)8個徑向注漿孔，實現(xiàn)8個方向注漿；
B、注漿位置的選擇根據(jù)盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)和人工復(fù)核確定盾構(gòu)姿態(tài)偏移方向，徑向注衆(zhòng)位置選擇盾構(gòu)偏移一側(cè)的方向；
C、實施注衆(zhòng)當(dāng)盾構(gòu)姿態(tài)偏差超過5cm時，降低掘進(jìn)速度,改變刀盤轉(zhuǎn)向方向，從盾體偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔連續(xù)注入帶有分散劑的高壓水，壓力控制在O. 4 O. 6Mpa，使分散劑去除盾體上泥餅和刀盤上泥餅，同時讓連續(xù)注入高壓水對盾體產(chǎn)生擠壓力進(jìn)行輔助糾偏
步驟三、人工修建糾偏洞室進(jìn)行超限糾偏
A、當(dāng)盾體偏移IOcm時，利用敞開掘進(jìn)模式清空開挖倉后立即停止掘進(jìn)，在刀盤條幅上焊接輔助支點，搭設(shè)隧道施工走道板作為操作平臺，同時在盾構(gòu)人閘位置安設(shè)一個2m3可移動空壓機，把高壓風(fēng)管接入開挖倉內(nèi)，與風(fēng)鎬連接好；
B、采用風(fēng)鎬在開挖面刀盤偏移反方向修建糾偏洞室7，用風(fēng)鎬破除影響盾構(gòu)姿態(tài)的不整合面地層，使糾偏洞室開挖面與刀盤之間形成夾角α，夾角α的大小為30°以上；
C、糾偏洞室修好后,清除倉內(nèi)大于25cm的塊石,關(guān)閉土倉,在盾構(gòu)偏移一側(cè)盾尾后增加輔助油缸8并支撐在管片9上,啟動輔助油缸使其頂在盾尾后部管片上，然后啟動盾構(gòu)油缸進(jìn)行掘進(jìn)，采用敞開式掘進(jìn)。每掘進(jìn)30cm時在盾構(gòu)偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔注入聚氨酯，利用聚氨酯遇水膨脹產(chǎn)生的力對盾體進(jìn)行擠壓糾偏，由于盾體與開挖面存在空隙，如果注漿包裹盾體會造成停機，采用聚氨酯材料注漿具有遇水膨脹，對盾體有擠壓作用，剛好對盾構(gòu)姿態(tài)糾偏提供作用力，而且聚氨酯固結(jié)體有彈性，不會抱死盾體，因此，注漿材料選擇聚氨酯。D、通過人工復(fù)測，在掘進(jìn)中派專人負(fù)責(zé)盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)記錄，而且每環(huán)進(jìn)行人工復(fù)測，當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)完1. 5m時，如果盾構(gòu)姿態(tài)還超出規(guī)范，停止掘進(jìn)，持續(xù)修建糾偏洞室糾偏，直到盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整在允許范圍內(nèi)為止。工程實例
長沙地鐵I號線10標(biāo)中信廣場站到大托站區(qū)間接收段有50米巖層為不整合地層，左線盾構(gòu)掘進(jìn)時姿順著斜層偏移，采用常規(guī)方法偏移趨勢愈來愈嚴(yán)重。采用更換周邊開挖刀后偏移趨勢有所減小，但無法糾偏。采用在盾體偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔內(nèi)連續(xù)注入帶有分散劑的高壓水，能實現(xiàn)遏制住盾體姿態(tài)，但偏移量無法減少，通過停機修建糾偏洞室，實現(xiàn)盾構(gòu)糾偏，減少了盾構(gòu)停機改為礦山法的局面，實現(xiàn)盾構(gòu)接續(xù)掘進(jìn)完成區(qū)間施工任務(wù)。證明該技術(shù)先進(jìn)、具有創(chuàng)新性。 右線同樣采用該技術(shù)實現(xiàn)盾構(gòu)姿態(tài)糾偏，保證了成型隧道軸線在允許范圍內(nèi)，充分證明本發(fā)明所述的不整合地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法施工靈活，適用性強。效益分析1、工期效益
采用該技術(shù)確保盾構(gòu)順利掘進(jìn)，避免停機改為礦山法或明挖施工，確保盾構(gòu)隧道施工工期。
2、經(jīng)濟效益
該地段離盾構(gòu)接收有50米，采用該技術(shù)避免盾構(gòu)改礦山法施工，節(jié)約資金50mX 20000 元 /mX 2 (左右線)=200 萬；
3、社會效益
采用該技術(shù)確保盾構(gòu)順利糾偏，絕了盾構(gòu)改為礦山法的風(fēng)險，保證成型隧道在規(guī)范范圍內(nèi)，保證今后開通速度，得到了長沙市軌道交通集團公司及廣州軌道建設(shè)監(jiān)理公司的好評和贊揚，取得了良好的社會效益。4、環(huán)境節(jié)能效益
采用該技術(shù)避免盾構(gòu)法改礦山法施工，大大節(jié)約礦山法施工鋼材、水泥、砂子的使用。
權(quán)利要求
1. 一種不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法，其特征是包括以下步驟步驟一、加大盾構(gòu)開挖直徑A、提前加工19 "的滾刀；B、當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)到不整合面地層前停機，開倉并把刀盤(I)所有17 "周邊滾刀更換成19 "的周邊滾刀(2) ;C、關(guān)閉倉門后采用低轉(zhuǎn)速方式恢復(fù)盾構(gòu)掘進(jìn)，盾構(gòu)采用土壓平衡模式掘進(jìn)，掘進(jìn)速度控制在lcm/min 2cm/min,刀盤轉(zhuǎn)數(shù)控制在I 1. 2r/min ；步驟二 注漿掘進(jìn)糾偏A、徑向注漿孔(3)的設(shè)置盾構(gòu)掘進(jìn)時利用中盾(4)與尾盾(5)之間盾構(gòu)鉸接油缸(6) 進(jìn)行糾偏，在中盾四周均勻布設(shè)(8)個徑向注漿孔，實現(xiàn)8個方向注漿；B、注漿位置的選擇 根據(jù)盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)和人工復(fù)核確定盾構(gòu)姿態(tài)偏移方向，徑向注漿位置選擇盾構(gòu)偏移一側(cè)的方向；C、實施注衆(zhòng)當(dāng)盾構(gòu)姿態(tài)偏差超過5cm時，降低掘進(jìn)速度,改變刀盤轉(zhuǎn)向方向，從盾體偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔連續(xù)注入帶有分散劑的高壓水，壓力控制在O. 4 O.6MPa ；步驟三、人工修建糾偏洞室進(jìn)行超限糾偏A、當(dāng)盾體偏移IOcm時，利用敞開掘進(jìn)模式清空開挖倉后立即停止掘進(jìn)，在刀盤條幅上焊接操作平臺，同時在倉外安設(shè)空壓機，把高壓風(fēng)接入倉內(nèi)與風(fēng)鎬連接好；B、采用風(fēng)鎬在開挖面刀盤偏移反方向修建糾偏洞室(7)，使糾偏洞室開挖面與刀盤之間形成夾角α，夾角 α的大小為30°以上；C、糾偏洞室修好后關(guān)閉土倉,在盾構(gòu)偏移一側(cè)盾尾后增加輔助油缸 (8)并支撐在管片(9)上，啟動掘進(jìn)油缸(10)恢復(fù)掘進(jìn)，每掘進(jìn)30cm時在盾構(gòu)偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔注入聚氨酯，利用聚氨酯遇水膨脹產(chǎn)生的力對盾體進(jìn)行擠壓糾偏；D、通過人工復(fù)測，當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)完1. 5m時，如果盾構(gòu)姿態(tài)還超出規(guī)范，持續(xù)修建糾偏洞室糾偏，直到盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整在允許范圍內(nèi)為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及隧道盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種不整合面地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工糾偏方法，解決現(xiàn)有方法不易糾偏、工期長、影響正常交通等難題，包括加大盾構(gòu)開挖直徑；當(dāng)盾構(gòu)姿態(tài)偏差超過5cm時，從盾體偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔注入帶有分散劑的高壓水；當(dāng)盾體偏移10cm時，在開挖面刀盤偏移反方向修建洞室，在盾構(gòu)偏移一側(cè)盾尾后增加輔助油缸，啟動掘進(jìn)油缸恢復(fù)掘進(jìn)，每掘進(jìn)30cm時在盾構(gòu)偏移一側(cè)中盾徑向注漿孔注入聚氨酯。提高了盾構(gòu)姿態(tài)糾偏的靈活度，減少盾構(gòu)姿態(tài)偏移的速率，采用在盾構(gòu)偏移反方向修筑洞室，提供了糾偏空間，利用中盾徑向注漿孔注入聚氨酯實現(xiàn)強行糾偏，具有工藝簡單、施工工序控制靈活、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號E21D9/093GK103032076SQ201210522930
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月8日
發(fā)明者王宗勇, 雷軍, 毋海軍, 趙香萍, 王光銳, 田曉峰 申請人:中鐵十二局集團第二工程有限公司, 中鐵十二局集團有限公司