一種盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種富水砂卵石地層中盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方 法，應用于砂卵石地層中盾構長距離掘進盾構停機換刀位置處的地層加固。
【背景技術】
[0002] 隨著城市軌道交通及城際鐵路的發展，盾構法成為修筑地下隧道的主要工法。盾 構在砂卵石地層中長距離掘進時，刀盤刀具磨損比較嚴重，為確保盾構正常掘進，每掘進一 段距離需要對盾構刀盤進行檢修、對刀具進行檢查更換。在富水砂卵石地層中更換刀具、檢 修刀盤，安全風險非常大。
[0003] 如小數量更換刀具，可采取置換高粘度泥漿的輔助措施帶壓進倉換刀作業;如小 規模換刀，可采取地面深孔注漿加固地層的輔助措施，帶壓進倉作業;如大規模更換刀具、 檢修刀盤，通常在換刀地點設置臨時豎井進行常壓作業。設置臨時豎井，存在施工周期長、 施工占地大、對周圍環境影響大、工程投資高等問題。因此，為解決設置豎井進行常壓換刀、 檢修刀盤的問題，非常有必要研究一種快捷、高效、節省工程投資的輔助措施，進行常壓更 換刀具、檢修刀盤。

【發明內容】

[0004] 本發明為了解決上述現有技術中盾構機在砂卵石地層中長距離掘進過程中刀具 更換、刀盤檢修的安全技術問題，提供了一種施工效率高、工程費用少、安全可靠、可實施性 強的盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法。
[0005] 本發明為解決運一問題所采取的技術方案是： 一種盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法，是在盾構機擬停機換刀位置處采 用鉆孔粧+粧間注漿加固地層，在加固體中施作檢修工作井。關鍵是提高盾構停機附近地層 的穩定性和密實性;重點是在加固體內施作圓形檢修工作井，通過旋轉刀盤實現整個刀盤 的刀具更換、刀盤檢修。
[0006] 該方法包括如下步驟： 首先，在盾構機擬停機位置施作鉆孔粧，隧道中線位置處采用咬合粧;鉆孔粧粧間布設 注漿管，對鉆孔粧粧間±體進行注漿加固； 其次，在地層加固范圍內、停機刀盤的前面施作一圓形豎井，作為檢修工作井;在檢修 工作井內設置爬梯，作為工作人員進出通道； 再次，盾構掘進至檢修工作井位置后停機，逐漸調至常壓狀態，在工作井內更換刀具、 檢修刀盤； 最后，刀盤檢修和刀具更換完成后，拆除檢修工作井內的爬梯，采用素混凝±回填檢修 工作井，然后恢復盾構掘進。
[0007] 其中，鉆孔粧設置有Ξ排，排間距Im，靠近刀盤一側的兩排鉆孔粧的粧間距1.5m， 第Ξ排鉆孔粧的粧間距1.2m;鉆孔粧的底部位于盾構機底W下不小于3m。
[0008] 檢修工作井的直徑為2. Om，檢修工作井井底設置集水槽，集水槽頂部鋪設蓋板;刀 盤檢修和刀具更換完成后，拆除集水槽及蓋板。
[0009] 更換刀具的過程中，通過旋轉刀盤來實現整個刀盤上刀具的更換和刀盤檢修。
[0010] 本發明具有的優點和積極效果是： 本發明所述的盾構換刀配套的鉆孔粧+粧間注漿地層加固輔助措施，施工占地小，對周 邊環境影響小，施工工藝成熟、效率高，工程投資低;地層加固改良效果明顯，加固體密實性 好;可操作性強，安全可靠，適用于富水砂卵石地層中盾構機長距離掘進常壓換刀輔助的地 層加固改良。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發明的盾構停機換刀地層加固時刀盤未進入加固體的平面示意圖； 圖2是本發明的盾構停機換刀地層加固時刀盤進入加固體停機后的平面示意圖； 圖3是本發明的盾構停機換刀地層加固及工作井的縱斷面示意圖； 圖4是本發明的盾構停機換刀地層加固及工作井的橫斷面示意圖。
[0012] 附圖中主要部件符號說明： 1:盾構機主機 2:盾殼 3:刀盤 4:中屯、刀 5:刀具 6:盾構機軸線 7:鉆孔粧 8:咬合粧 9:注漿管 10:檢修工作井 11:爬梯 12:集水槽 13:加固體 14:蓋板。
【具體實施方式】
[0013] W下參照附圖和具體實施例對本發明的盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加 固方法進行詳細的說明。下面描述的具體實施例僅是本發明的最佳實施方式，而不能理解 為對本發明的限制。
[0014] 本發明的盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法，是在盾構機擬停機換刀 位置，采用地面鉆孔粧+粧間注漿對地層進行加固改良，W提高地層穩定性和密實性;在加 固體中采用旋挖鉆機施作一個圓形工作井，在工作井內，通過刀盤旋轉實現刀盤檢修、刀具 更換。
[0015] 該方法包括如下步驟： 首先，在盾構機擬停機換刀位置，在地面施作鉆孔粧7,加固體13中間位置、隧道中線位 置處施作咬合粧8;為提高粧間±體的穩定性和密實性，粧間布設注漿管9，對粧間±體進行 注漿加固。
[0016] 其次，鉆孔粧7及地面注漿加固完成后，在加固體13中間部位，采用大直徑旋挖鉆 機引孔施作直徑2.0~2.5m的圓形豎井，作為刀具更換、刀盤檢修的檢修工作井10。檢修工 作井的井底深至刀盤3中屯、W下1.8m。為方便人員進出，在井壁設置爬梯11;井底設置集水 槽12,集水槽頂部鋪設蓋板14,通過機排將加固地層的滲漏水抽排至地面。
[0017] 再次，盾構機主機1掘進至檢修工作井10位置后停機，刀盤3及中屯、刀4伸入檢修工 作井10內，逐漸調至常壓狀態，在檢修工作井10內更換刀具5和檢修刀盤3。更換刀具的過程 中，通過盾構機主機1旋轉刀盤3,來實現整個刀盤上刀具的更換、刀盤檢修。
[0018] 最后，刀盤檢修、刀具更換完成后，拆除檢修工作井10內的臨時設施，采用素混凝 ±回填，然后恢復盾構掘進。
[0019] 具體步驟如下： 1、盾構停機換刀位置地層加固 (1)盾構停機換刀位置處布設Ξ排直徑1.0m鉆孔粧，排距Im，靠近刀盤一側的兩排鉆孔 粧間距1.5111，第立排鉆孔粧粧間距1.2m，鉆孔粧交叉布設;橫斷面鉆孔粧布設寬度:盾構機 兩側外不小于1.5m;鉆孔粧深度:盾構機底W下不小于3m。鉆孔粧誘筑C15混凝±，粧內設置 玻璃纖維筋。中間部位的咬合粧布設參數為:直徑1000mm，間距850mm。
[0020] (2)鉆孔粧實施完成后，在鉆孔粧間布設注漿管進行注漿加固改良粧間±體。
[0021] 注漿參數： I注漿管采用直徑42mm的PVC袖閥管； 繁注漿管布設間距0.75m，注漿管孔深與鉆孔粧深度相同； 藻注漿材料:采用普通水泥漿(W/C=l:l)，漿液初凝時間不得大于5小時。漿液中滲加 補償收縮的微膨脹劑。
[0022] 簿注漿工藝:后退式分段注漿。
[0023] 2、施作檢修工作井 (1)在加固體中間位置，用旋挖鉆機鉆取直徑2. Om的圓形豎井作為檢修工作井，井底位 于盾構機軸線W下1.8m。
[0024] (2)在檢修工作井底部設置集水槽，用于地層滲漏水的匯集。集水槽尺寸eOOmmX 600mm X 500mm，頂部鋪設鋼板蓋板。在集水槽底部放置小型水累，將滲漏水排出地面。
[0025] (3)為便于人員出入，在檢修工作井側壁安裝爬梯。
[00%] 3、刀具檢修與更換、刀盤檢修 (1)盾構掘進至檢修豎井位置后停機，逐漸調至常壓狀態。刀盤進入檢修工作井內，中 屯、刀進入檢修工作井中約700mm。通過旋轉刀盤，來實現整個刀盤上刀具的更換、刀盤檢修。 [0027] (2)-個角度的刀盤檢修、刀具更換完成之后，撤出人員和設備，刀盤旋轉至另一 個角度，進行同樣的工作流程，直至整個刀盤面板檢修、刀具更換完成。
[002引 4、豎井回填處理 刀盤檢修、刀具更換完成后，撤出工作人員、拆除井內臨時設施，拆除爬梯，采用C15素 混凝±將檢修工作井回填密實，然后恢復盾構掘進。
[0029]本發明所述的富水砂卵石地層中盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固，施工 占地小，對周邊環境影響小，施工工藝成熟、效率高，工程投資低;地層加固改良效果明顯， 加固體密實性好;可操作性強，安全可靠。可適用于砂卵石地層中盾構長距離掘進盾構停機 換刀位置的地層加固。
【主權項】
1. 一種盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法，其特征在于，該方法包括如下 步驟： 首先，在盾構機擬停機位置施作地面鉆孔粧，隧道中線位置處采用咬合粧;鉆孔粧粧間 布設注漿管，對鉆孔粧粧間土體進行注漿加固； 其次，在地層加固范圍內、停機刀盤的前面施作一圓形豎井，作為檢修工作井;在檢修 工作井內設置爬梯，作為工作人員進出通道； 再次，盾構掘進至檢修工作井位置后停機，逐漸調至常壓狀態，在工作井內更換刀具、 檢修刀盤； 最后，刀盤檢修和刀具更換完成后，拆除檢修工作井內的爬梯，采用素混凝土回填檢修 工作井，然后恢復盾構掘進。2. 根據權利要求1所述的盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法，其特征在于： 鉆孔粧設置有三排，排間距lm，靠近刀盤一側的兩排鉆孔粧的粧間距1.5m，第三排鉆孔粧的 粧間距1.2m;鉆孔粧的底部位于盾構機底以下不小于3m。3. 根據權利要求1所述的盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法，其特征在于： 檢修工作井的直徑為2. Om，井底設置集水槽，集水槽頂部鋪設蓋板;刀盤檢修和刀具更換完 成后，拆除集水槽及蓋板。4. 根據權利要求2所述的盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法，其特征在于： 更換刀具的過程中，通過旋轉刀盤來實現整個刀盤上刀具的更換和刀盤檢修。
【專利摘要】本發明公開了一種盾構長距離掘進常壓換刀配套的地層加固方法，在富水砂卵石地層中，通過設置地面鉆孔樁、樁間注漿加固對停機換刀附近地層進行加固改良，以提高地層穩定性和密實性；然后，在地層加固范圍內、停機刀盤的前面設置直徑2m的檢修工作井，作為工作空間，可實現富水砂卵石地層盾構長距離掘進過程中的刀盤檢修與刀具更換。經工程實踐驗證，采用該方法可實現富水砂卵石地層中盾構刀盤檢修、刀具更換，施工工藝簡潔、可操作性強、安全可靠，可降低工程投資、提高換刀工作效率、確保施工安全，應用前景廣闊。
【IPC分類】E21D9/00, E02D15/04, E21D9/08, E02D5/38
【公開號】CN105569666
【申請號】CN201610036300
【發明人】唐偉, 張繼清, 索曉明, 王立暖, 李得昌
【申請人】鐵道第三勘察設計院集團有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月20日