专利名称：一种实现盾构机常压开舱的土体加固方法
技术领域：
本发明涉及一种土体加固方法，特别是涉及一种实现盾构机常压开舱的土体加固方法。
背景技术：
盾构机通常也被称作盾构隧道掘进机，是一种用于隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高，盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工会显得更为经济合理。但是在盾构施工过程中，经常会因故需要进入盾构机土舱内对刀具进行维修检查或更换刀具，针对这些问题，现有技术的处理方法大致有两种一是工作人员通过防护进入盾构机加压土舱内进行刀具检查或更换，这种方法对工作人员的身体素质要求高，工作人员需要经过特殊培训方可上岗，且此种方法施工的工作效率低，施工费用高；第二种处理方法为从地面向下对盾构机盾构机刀盘前方土体进行加固，土体加固后，工作人员在常压状态下进入盾构机土舱内进行刀具检查或更换，此种方法的施工费用高，施工时间长，在上方遇有道路或建筑物及一些特殊地段(如水潭、河沟)时，此方法的实施将更加困难。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种可有效降低施工费用的实现盾构机常压开舱的土体加固方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于 包括以下步骤
α)、停止盾构机掘进，将盾构机土舱内的渣土排空，在排土同时，密封土舱，对土舱进行充气加压；
(2)、土舱内排土完成后，将混合浆液灌入土舱内，同时对土舱进行排气，至混合浆液将土舱灌满；
(3)、释放所述土舱内的气体压力，并同时向土舱内补充混合浆液至达到预定压力；
(4)、混合浆液凝固后，完成土体加固。
进一步作为本发明技术方案的改进，步骤(2)和(4)中的混合浆液为水、水泥、粉煤灰及膨润土进行混合配制而成，灌浆过程通过向土舱外侧土舱隔板上的灌浆孔灌浆实现。进一步作为本发明技术方案的改进，在步骤α) (4)中，对土舱的密封通过土舱外侧的土舱隔板密闭完成。进一步作为本发明技术方案的改进，步骤α)中，通过盾构机内的螺旋机进行排土，并通过土舱隔板上的排气孔向土舱内充气加压。进一步作为本发明技术方案的改进，螺旋机上设有可将螺旋机与土舱间空间隔开的螺旋机安全门，步骤(1)排土完成后，关闭螺旋机的螺旋机安全门。进一步作为本发明技术方案的改进，步骤(1)和步骤C!)中，在对土舱内部进行充气
加压，以及通过排气孔排气过程中，均通过土舱隔板上土压传感器观察土舱内压力，控制并保证土舱内压力稳定。进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤α)中在往土舱内注入混合浆液的同时，转动盾构机刀盘对混合浆液进行搅拌。进一步作为本发明技术方案的改进，步骤(3')中通过收缩与土舱隔板联接的铰接
油缸使得混合浆液通过盾构机刀盘的开口部位与盾体间的切口环空隙部位进入盾构机刀盘面与挖土空间的掌子面间，形成一道塑性凝结体隔墙。本发明的有益效果此发明通过盾构机直接在其施工部位进行混合浆液的注入， 并使之在施工面凝固成强度低、粘结力小的塑性凝结体来实现土体加固，从而实现常压开舱，此种施工方法可有效避免以往从地面往下施工进行土体加固或采用灌注水泥浆形成强度高、粘结力大的水泥石进行土体加固所造成的诸多不便，有利于有效减少其施工费用。
下面结合附图对本发明作进一步说明 图1是本发明的盾构机结构示意图2是本发明实施例施工过程状态示意图； 图3是本发明土舱隔板结构示意图； 图4是本发明盾构机刀盘结构示意图。
具体实施例方式参照图1、图2、图3及图4，本发明为一种实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于包括以下步骤
(1)、停止盾构机掘进，将盾构机土舱2内的渣土排空，在排土同时，密封土舱2，对土舱 2进行充气加压；
(2:)、土舱2内排土完成后，将混合浆液灌入土舱2内，同时对土舱2进行排气，至混合浆液将土舱2灌满；
(3)、释放土舱2内的气体压力，并同时向土舱2内补充混合浆液至达到预定压力；
(4)、混合浆液凝固后，完成土体加固。此发明通过盾构机直接在其施工部位进行混合浆液的注入，并使之在施工面凝固来实现土体加固，从而实现常压开舱，此种施工方法可有效避免以往从地面往下施工进行土体加固或采用灌注水泥浆形成强度高、粘结力大的水泥石进行土体加固所造成的诸多不便，有利于有效减少其施工费用。作为本发明优选的实施方式，步骤(2)和(4)中的混合浆液为水、水泥、粉煤灰及膨
润土进行混合配制而成，灌浆过程通过向土舱2外侧土舱隔板5上的灌浆孔8灌浆实现。此种混合浆液的制作成本低，混合浆液凝固后所达到的强度能达到保护土体的要求，故能有效起到加固土体的作用，并且在盾构机检修完成后，也可比较方便的对加固墙体进行拆除。混合浆液的灌浆过程通过土舱隔板5上的若干灌浆孔8进行，舱门10用于方便土体加固完成后，维修人员进入土舱2内部，对盾构机刀盘上的刀具进行更换及检修。作为本发明优选的实施方式，在步骤(1) W)中，对土舱2的密封通过土舱2外侧的土舱隔板5密闭完成。土舱隔板5在施工过程中能有效保证土舱2内的密封气压，将土舱2与外界气压隔开，从而有效保障土体加固工程中土体及混合浆液形成的加固墙体所需的压力
作为本发明优选的实施方式，步骤(i)中，通过盾构机内的螺旋机1进行排土，并通过排
气孔3向土舱2内加压。在施工过程中，尽量使用盾构机本身设施，可有效节约施工成本， 且在给整个施工过程带来方便的同时有效提高了其施工效率。作为本发明优选的实施方式，螺旋机1上设有可将螺旋机1与土舱2间空间隔开的螺旋机安全门4，步骤(1)排土完成后，关闭螺旋机1的螺旋机安全门4。在排土完成后， 关闭螺旋机安全门4可有效防止在后续灌浆时混合浆液流入螺旋机1内。作为本发明优选的实施方式，步骤(i)和步骤(2)中，在对土舱2内部进行充气加压，以及通过排气孔3排气过程中，均通过土舱隔板5上的土压传感器9观察土舱2内压力， 并通过控制充气加压或排气加压速度来使得土舱2内的总体压力平衡，以保证施工过程的安全性。作为本发明优选的实施方式，土舱2内设有盾构机刀盘6，步骤( 中在往土舱2内注入混合浆液的同时，转动盾构机刀盘6对混合浆液进行搅拌。在通过螺旋机1完成排土过程后，土舱2内还有残留土渣，通过转动盾构机刀盘6 对混合浆液进行搅拌，可将混合浆液与土渣混合均勻，有效提高混合浆液固结后的牢固性。在混合浆液凝结后达到土体加固所需的设计强度时，需开启土舱2的舱门10，并自上而下分层挖除盾构机土舱内的浆液凝结体。完成凝结浆液清除后，在对盾构机刀盘6进行维修前，需对盾构机的盾构机刀盘6 开口部位及盾构机刀盘6与盾体之间的切口环空隙部位进行支护，防止该部位的浆液凝结体在外侧松散地层土压力和水压力的作用下塌落。土舱2内的浆液凝结体全部挖除后，经过安全鉴定，最终提供一个在常压状态下检查维修人员即可安全进入的盾构机土舱内作业环境。作为本发明优选的实施方式，步骤(3)中通过收缩与土舱隔板5联接的铰接油缸7
使得混合浆液通过盾构机刀盘6的开口部位与盾体间的切口环空隙部位进入盾构机刀盘面与挖土空间的掌子面间，形成一道塑性凝结体隔墙，从而完成土体加固。通过收缩铰接油缸7可实现土舱隔板5与土舱2的分离，从而释放土舱2内的气体，实现舱内降压。当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于包括以下步骤Φ、停止盾构机掘进，将盾构机土舱O)内的渣土排空，在排土同时，密封所述土舱 O)，对所述土舱( 进行充气加压； 、所述土舱( 内排土完成后，将混合浆液灌入所述土舱( 内，同时对所述土舱(2) 进行排气，至混合浆液将所述土舱( 灌满；漢、释放所述土舱( 内的气体压力，并同时向所述土舱( 内补充混合浆液至达到预定压力；[i)、混合浆液凝固后，完成土体加固。
2.根据权利要求1所述的实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于所述步骤S和⑷中的混合浆液为水、水泥、粉煤灰及膨润土进行混合配制而成，灌浆过程通过向所述土舱⑵外侧土舱隔板(5)上的灌浆孔⑶灌浆实现。
3.根据权利要求1或2所述的实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于在所述步骤CD ⑷中，对所述土舱O)的密封通过土舱( 外侧的土舱隔板( 密闭完成。
4.根据权利要求3所述的实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于所述步骤ii)中，通过盾构机内的螺旋机(1)进行排土，并通过所述土舱隔板( 上的排气孔(3)向土舱O)内充气加压。
5.根据权利要求3所述的实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于所述步骤工排土完成后，关闭所述螺旋机(1)的螺旋机安全门G)。
6.根据权利要求3所述的实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于所述步骤m和步骤工中，在对土舱O)内部进行充气加压，以及通过排气孔C3)排气过程中，均通过所述土舱隔板( 上的土压传感器(9)观察土舱O)内压力，控制并保证所述土舱(2) 内压力稳定。
7.根据权利要求3所述的实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于所述步骤中在往土舱O)内注入混合浆液的同时，转动盾构机刀盘(6)对混合浆液进行搅拌。
8.根据权利要求3所述的实现盾构机常压开舱的土体加固方法，其特征在于所述步骤⑶中通过收缩与土舱隔板( 联接的铰接油缸(7)使得混合浆液通过盾构机刀盘(6)的开口部位与盾体间的切口环空隙部位进入盾构机刀盘面与挖土空间的掌子面间，形成一道塑性凝结体隔墙。
全文摘要
本发明公开了一种实现盾构机常压开舱的土体加固方法，此方法通过盾构机直接在其施工部位进行混合浆液的注入，并使之在施工面凝固成强度低、粘结力小的塑性凝结体来实现土体加固，从而实现常压开舱，此种施工方法可有效避免以往从地面往下施工进行土体加固或采用灌注水泥浆形成强度高、粘结力大的水泥石进行土体加固所造成的诸多不便，有利于有效减少其施工费用，此施工方法用于工程施工领域。
文档编号E21D9/08GK102168565SQ20111006763
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者丁仕辉, 王松茂, 金永就, 阳争荣 申请人:广东水电二局股份有限公司