专利名称：一种用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法
技术领域：
本发明涉及一种用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，可在高渗透地层盾构隧道开挖掌子面制造优质泥膜，从而确保气压开仓安全。
背景技术：
现在进行如地下铁隧道建设的大型地下隧道工程时，基本都是采用盾构施工技术。盾构施工技术是利用盾构机开挖隧道实现的，在盾构施工过程中，难免出现刀具磨损，需要进行开仓更换刀具，当更换刀具处地质条件较好或具备改良条件时，采用常压开仓可以解决开仓问题。当地质条件较差时，需要制造泥膜后，进行气压开仓。在高渗透性地层则需采取地层加固措施，采用封闭止水帷幕隔水后再进行地层加固，从而保障加固效果，因此需要大量的资金投入及较长的工期，但是该方法存在加固体裹住盾构机筒体和刀盘的巨大风险；若采用常规方法制造泥膜气压开仓，因高渗透性地层的特点，难以制造出优质泥膜，从而无法保障土舱的密闭性，不具备气压开仓条件，因此给开仓作业带来很大困难，也是盾构施工中的一大难题。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法。本发明解决其技术问题的解决方案是:一种用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其包括以下步骤，
1)在刀盘前方和盾体上方的高渗透性的地层设置多个注浆孔；
2)从注浆孔往地层内注入化学浆液，填充地层空隙；
3)往土舱内注入泥浆后保压，保压2个小时，在土舱与开挖面附近的地层间形成泥膜；
4)停止注入泥浆，往土舱内注入压缩空气，使得泥膜失水后和开挖面附近的地层固结，并在泥膜表面形成新的渗压通道，保压一段时间，实现压缩空气置换泥浆；
5)停止注入压缩空气，往土舱内注满泥浆，重复步骤3)和步骤4)，实现泥浆置换压缩空气，增加泥膜的厚度，增强泥膜的强度，直至在土舱与开挖面附近地层间制作出所需强度的泥膜。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤I)中，所述注浆孔的间距为I米。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤2)中，注入的化学浆液为丙烯酰胺浆液。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤3)中，当泥膜形成后，逐级提高泥浆粘度和泥浆压力，往往土舱内注入新的泥浆后保压2个小时，在旧泥膜表面形成一层新泥膜。作为上述技术方案的进一步改进，所述泥浆的初始压力为外部的水土压力加上20kPa，泥浆的初始粘度为30S。作为上述技术方案的进一步改进，所述泥浆增加的级数为3飞级，泥浆压力每级增加20kPa，泥浆粘度每级提高10S。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤4)中，所述压缩空气的压力等于泥浆的压力，压缩空气保压时间为f 2个小时，当漏气量大于40m3/h时，及时注入泥浆。本发明的有益效果是:本发明通过往高渗透性地层注入化学浆液，填充地层空隙，降低地层渗透系数，并利用泥浆压力递增、泥浆粘度递增、反复气-浆置换等技术等措施，解决在高渗透性地层中气压开仓泥膜制造困难的问题。本发明安全经济、节约工期、易于施行，适宜广泛应用于盾构施工工程当中。
下面结合附图及实例对本发明作进一步的说明。图1是本发明中地层原状；
图2是本发明中采用化学浆液改良后地层性状；
图3是本发明中采用低泥浆压力和低泥浆粘度时制造泥膜状态，图中的箭头表示泥浆的压力；
图4是本发明中采用高泥浆压力和高泥浆粘度时制造泥膜状态，图中的箭头表示泥浆的压力；
图5是本发明中采用压缩空气置换泥浆示意图，图中的箭头表示压缩空气的压力；
图6是本发明中用泥浆置换压缩空气示意图，图中的箭头表示泥浆的压力。
具体实施例方式下面结合附图，详细说明本发明的应用。参照图1 图6，·一种用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其包括以下步骤，
1)在刀盘前方和盾体上方的高渗透性的地层I设置多个注浆孔3；
2)从注浆孔3往地层内注入化学浆液4，填充地层空隙2；
3)往土舱内注入泥浆后保压，保压2个小时，在土舱与开挖面附近的地层间形成泥膜
5 ；
4)停止注入泥浆，往土舱内注入压缩空气，使得泥膜5失水后和开挖面附近的地层固结，并在泥膜5表面形成新的渗压通道6，保压一段时间，实现压缩空气置换泥浆；
5)停止注入压缩空气，往土舱内注满泥浆，重复步骤3)和步骤4)，实现泥浆置换压缩空气，增加泥膜5的厚度，增强泥膜5的强度，直至在土舱与开挖面附近地层间制作出所需强度的泥膜5。进一步作为优选的实施方式，在步骤I)中，所述注浆孔3的间距为I米。进一步作为优选的实施方式，在步骤2)中，注入的化学浆液4为丙烯酰胺浆液。它是以有机化合物丙烯酰胺为主剂，配合其他药剂而制成的液体，其粘滞性与水接近，且凝结前基本维持基本不变，以水溶性状态注入土中，发生聚合反应后形成具有弹性的、不溶于水的聚合物。化学浆的材料表如下所示:
化学浆液材料表
权利要求
1.一种用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其特征在于:其包括以下步骤， 1)在刀盘前方和盾体上方的高渗透性的地层设置多个注浆孔； 2)从注浆孔往地层内注入化学浆液，填充地层空隙； 3)往土舱内注入泥浆后保压，保压2个小时，在土舱与开挖面附近的地层间形成泥膜； 4)停止注入泥浆，往土舱内注入压缩空气，使得泥膜失水后和开挖面附近的地层固结，并在泥膜表面形成新的渗压通道，保压一段时间，实现压缩空气置换泥浆； 5)停止注入压缩空气，往土舱内注满泥浆，重复步骤3)和步骤4)，实现泥浆置换压缩空气，增加泥膜的厚度，增强泥膜的强度，直至在土舱与开挖面附近地层间制作出所需强度的泥膜。
2.根据权利要求1所述的用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其特征在于:在步骤I)中，所述注浆孔的间距为I米。
3.根据权利要求1所述的用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其特征在于:在步骤2)中，注入的化学浆液为丙烯酰胺浆液。
4.根据权利要求1所述 的用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其特征在于:在步骤3)中，当泥膜形成后，逐级提高泥浆粘度和泥浆压力，往往土舱内注入新的泥浆后保压2个小时，在旧泥膜表面形成一层新泥膜。
5.根据权利要求1或者4所述的用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其特征在于:所述泥浆的初始压力为外部的水土压力加上20kPa，泥浆的初始粘度为30S。
6.根据权利要求5所述的用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其特征在于:所述泥浆增加的级数为3飞级，泥浆压力每级增加20kPa，泥浆粘度每级提高10S。
7.根据权利要求1所述的用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其特征在于:在步骤4)中，所述压缩空气的压力等于泥浆的压力，压缩空气保压时间为f 2个小时，当漏气量大于40m3/h时,及时注入泥衆。
全文摘要
本发明公开了一种用于高渗透性地层中制造泥膜的施工方法，其通过在通过往高渗透性地层注入化学浆液，填充地层空隙，降低地层渗透系数，并利用泥浆压力递增、泥浆粘度递增、反复气-浆置换等技术等措施，解决在高渗透性地层中气压开仓泥膜制造困难的问题。本发明安全经济、节约工期、易于施行，适宜广泛应用于盾构施工工程当中。
文档编号E21D9/06GK103244135SQ20131015128
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月26日 优先权日2013年4月26日
发明者赖伟文, 王昭, 刘玮, 孙健敏, 赖友君, 冯晓魏, 汤泳, 李楚平, 黄强, 吴雄杰, 廖涛, 陈恤良, 刘文革, 张细妹 申请人:广东华隧建设股份有限公司