专利名称：超深覆土盾构穿越复杂地层施工方法
技术领域：
本发明涉及一种盾构穿越杂地层施工方法，尤其是一种超深覆土盾构穿越复杂地层施工方法。
背景技术：
盾构法隧道作为城市轨道交通建设的重要施工方法，在上海、北京等国内城市的轨道交通建设的应用已有20余年的历史，经过20余年的发展，施工技术日趋成熟，但此前由于城市地下空间的利用率不高，地下空间开发的条件相对较好，此前的盾构法隧道的施工绝大部分位于浅层地下空间内，城市轨道交通建设中涉及的盾构法隧道其埋深普遍不超过30m。而对于隧道埋深超过30m的超深盾构法隧道，无论是掘进设备还是施工技术，对于国内的盾构法隧道施工企业，均还在探索阶段。本发明针对隧道超大埋深、饱和砂性土和承压水层中掘进、小半径曲线段掘进的特点，针对盾构施工设备对超大埋深、饱和砂性土和承压水层的适应性、饱和砂性土和承压水层中盾构法隧道的施工技术、不利地质条件下小曲率隧道的施工技术进行研究，目标是形成一套针对类似条件的施工技术，提高企业的技术储备，为以后类似工程的施工提供经验。
发明内容
本发明是要提供一种超深覆土下盾构穿越复杂地层施工方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种超深覆土盾构穿越复杂土层施工方法，具体步骤如下
1)盾构头部的土压力设定
根据盾构机正面土体的上软下硬的复杂地层，设定盾构头部正面土压力；
2)盾构机正面土体改良
盾构穿越硬土层及承压水层时，采取辅助方法改良盾构机正面土体，便于正确建立盾构机正面土压力；
3)盾构姿态控制
盾构机在软硬不均地层中施工时，对盾构姿态进行控制，用于防止盾构机的管片碎裂、轴线偏差；
4)盾尾同步注浆控制
盾构机在砂性土层中施工时，控制同步注浆量，用于防止同步注浆量不足引起地表后期沉降及管片脱出盾尾后下沉造成盾构姿态恶化。盾构机正面土体改良。盾构头部的土压力设定的具体设定方法
利用门式起重机对每斗泥的满箱重量及空箱重量进行称重，计算每推进一环实际出土的重量，并换算成方量，得到每环实际出土量及土压力；或者记录盾构机每推进一环的螺旋机实际转数并进行比较，推断每一环出土量及土压力；或者根据地质报告情况计算出理论土压力。盾构机正面土体改良的具体方法
1)硬土层采用刀盘加水方式进行改良
①寻找不同推进速度下的加水平衡点，保证螺旋机连续出土；
②刀盘应保持持续加水，避免土仓内形成夹层；
2)承压水层采用加注泡沫剂及聚合物等方式进行土体改良。盾构姿态控制具体方法
①减低盾构机总推力使用超挖刀、盾壳触壁减摩注浆、使用泡沫剂改良正面土体；
②注浆环箍托出脱出盾尾的管片；
③采用软木材质的贴片材料。本发明的有益效果是
本发明的施工方法结合隧道超大埋深、饱和砂性土和承压水层中掘进、小半径曲线段掘进的特点，针对盾构施工设备对超大埋深、饱和砂性土和承压水层的适应性、饱和砂性土和承压水层中盾构法隧道的施工技术，解决了不利地质条件下小曲率隧道的施工技术难题，形成了一套针对类似条件的施工方法。 本发明的施工方法能解决诸多复杂地层中盾构施工中难点及问题，形成成熟的砂性土承压含水层中超深盾构法隧道掘进施工工艺、施工技术，为今后地下空间开发向深层发展打下基础，解决了盾构工程在地下设施较多区域的局限性，保障地下盾构隧道工程开发的可持续发展和应用的广泛性。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明在上海市轨道交通12号线26标工程超深覆土盾构穿越复杂地层的施工技术，所要施工的隧道，具体的施工措施是
I)盾构头部的土压力设定 土压力设定方法
①利用门式起重机对每斗泥的满箱重量及空箱重量进行称重，计算每推进一环实际出土的重量，并换算成方量，得到每环实际出土量及土压力，与理论出土量进行比较。②记录盾构机每推进一环的螺旋机实际转数并进行比较，推断每一环出土量及土压力是否合理。③根据地质报告情况计算理论土压力。2)盾构机正面土体改良
第⑥层硬土层采用刀盘加水方式进行改良
①寻找不同推进速度下的加水平衡点，保证螺旋机连续出土；
②刀盘应保持持续加水，避免土仓内形成夹层； 第⑦1、⑦2层承压水层采用加注泡沫剂及聚合物等方式进行土体改良
3)盾构姿态控制
盾构机在软硬不均地层中施工时，盾构姿态控制不佳容易引起管片碎裂、轴线偏差等问题，采取措施如下
①减低总推力使用超挖刀、盾壳触壁减摩注浆、使用泡沫剂改良正面土体；
②注浆环箍托出脱出盾尾的管片；
③采用软木材质的贴片材料，抗压缩性好，提高总推力达到3500t时的管片纠偏效果明显。4)盾尾同步注浆控制
盾构机在砂性土层中施工时同步注浆量与粘土层中施工时有较大不同，同步注浆量不足可能引起地表后期沉降及管片脱出盾尾后下沉造成盾构姿态恶化。砂性土内同步注浆量每环需达到约4m3。
权利要求
1.一种超深覆土盾构穿越复杂土层施工方法，其特征在于，具体步骤如下1)盾构头部的土压力设定根据盾构机正面土体的上软下硬的复杂地层，设定盾构头部正面土压力；2)盾构机正面土体改良盾构穿越硬土层及承压水层时，采取辅助方法改良盾构机正面土体，便于正确建立盾构机正面土压力；3)盾构姿态控制盾构机在软硬不均地层中施工时，对盾构姿态进行控制，用于防止盾构机的管片碎裂、 轴线偏差；4)盾尾同步注浆控制盾构机在砂性土层中施工时，控制同步注浆量，用于防止同步注浆量不足引起地表后期沉降及管片脱出盾尾后下沉造成盾构姿态恶化。
2.盾构机正面土体改良。
3.根据权利要求1所述的超深覆土盾构穿越复杂土层施工方法，其特征在于所述盾构头部的土压力设定的具体设定方法利用门式起重机对每斗泥的满箱重量及空箱重量进行称重，计算每推进一环实际出土的重量，并换算成方量，得到每环实际出土量及土压力；或者记录盾构机每推进一环的螺旋机实际转数并进行比较，推断每一环出土量及土压力；或者根据地质报告情况计算出理论土压力。
4.根据权利要求1所述的超深覆土盾构穿越复杂土层施工方法，其特征在于所述盾构机正面土体改良的具体方法1)硬土层采用刀盘加水方式进行改良①寻找不同推进速度下的加水平衡点，保证螺旋机连续出土；②刀盘应保持持续加水，避免土仓内形成夹层；2)承压水层采用加注泡沫剂及聚合物等方式进行土体改良。
5.根据权利要求1所述的超深覆土盾构穿越复杂土层施工方法，其特征在于所述盾构姿态控制具体方法①减低盾构机总推力使用超挖刀、盾壳触壁减摩注浆、使用泡沫剂改良正面土体；②注浆环箍托出脱出盾尾的管片；③采用软木材质的贴片材料。
全文摘要
本发明涉及一种超深覆土盾构穿越复杂地层施工方法，其具体步骤1、盾构正面土压力设定；2、盾构正面土体改良；3、盾构姿态控制；4、盾尾同步注浆控制。本发明的施工方法能解决诸多复杂地层中盾构施工中难点及问题，形成成熟的砂性土承压含水层中超深盾构法隧道掘进施工工艺、施工技术，为今后地下空间开发向深层发展打下基础，解决了盾构工程在地下设施较多区域的局限性，保障地下盾构隧道工程开发的可持续发展和应用的广泛性。
文档编号E21D9/093GK102996135SQ201210529268
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者张子敏, 李峰, 顾解桢, 朱文良, 黄平 申请人:上海市基础工程有限公司