一种在卵石层内盾构掘进施工的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地铁隧道盾构施工技术，具体涉及一种在卵石层内盾构掘进施工的方 法。
【背景技术】
[0002] 隧道是地铁工程最主要的组成部分，隧道盾构法施工具有施工速度快、工期短、洞 体工程质量易控制、质量比较稳定且防渗水性能良好、施工安全系数高、对周边建筑物影响 极小、基本不影响地面交通、适合地层范围广、地质情况复杂的施工作业环境等优点。随着 我国各大城市地铁建设热情的高涨，隧道盾构施工方法必将在地铁建设中被广泛推广应 用。盾构施工虽然有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点，但因地质情况千变万 化、施工环境的复杂性，在盾构施工中必然存在盾构机的适应性和施工方法、措施的调整。 大连地铁穿越的地层上半部主要为卵石层，下半部以中风化板岩为主，地下水丰富、水位 高、补给迅速，地质变化较大，且部分区段需要在卵石层掘进。卵石层不稳定、结构松散、大 小不等、颗粒空隙大、没有粘聚力、整体强度低。另外，卵石土还中含有漂石。该地层局部地 段分布有强风化层，该层土水理性质差，遇水易崩解，饱和状态下受扰动后，易软化变形，强 度、承载力聚减。因此，该种富水复合地层盾构掘进难度大，特别是盾构机在纯卵石层中掘 进施工是这类地质条件下施工的难点。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种在卵石层内 盾构掘进施工的方法，解决了在卵石层盾构时出现的问题，实现了在卵石层中有效掘进。
[0004] 本发明的技术方案为：
[0005] -种在卵石层内盾构掘进施工的方法，包括以下措施：
[0006] 渣土改良措施：
[0007] 当盾构机处于卵石层掘进时，向盾构机正面加注膨润土或/和泡沫剂进行渣土改 良；另外，在喷涌状态下对加注系统的要求加高，因此加注泡沫系统需安装单向阀避免压注 过程中土体中泥水堵塞管路影响压注效果。
[0008] 盾尾密封措施：
[0009] 按盾尾油脂压注程序，定时定量均匀压注盾尾油脂；管片做到居中拼装，以防盾构 与管片之间的建筑空隙过分增大，降低盾尾密封效果，引发盾尾漏泥、漏水；通过管片二次 压注双液浆来减少成形的隧道的上浮。
[0010] 刀具优化措施：
[0011] 针对松散卵石地层，将滚刀启动扭矩调整为22N. M ;针对上部卵石、下部板岩地 层，选用滚刀刃口宽度为18mm ;针对石英岩地层，选用滚刀刃口宽度为25mm，增加耐磨性。
[0012] 地层固化措施：
[0013] 区间隧道沿线重要路段及建构筑物进行超前加固预处理；根据岩层特性，根据现 场实际条件，设定刀具检修点，预先进行地层加固，以保证盾构到达该位置时进行刀具检修 和更换需求；如盾构到达预定加固区前掘进参数异常，需立即检修刀具，则采用化学浆液进 行加固，以达到开仓检修刀具要求。
[0014] 此外，还包括以下措施：
[0015] 严格控制出土量，原则上按理论出土量出土，可适当欠挖，保持土体密实；若出现 机械故障或其它原因造成盾构停推，及时采取措施防止盾构后退。
[0016] 可选地，当盾构机处于卵石层土掘进时，向盾构机正面加注膨润土或/和泡沫，同 时也可向螺旋机加注膨润土等。可采用密度约为1.4g/cm 3的膨润土浆液，在使用之前对其 进行24小时的膨化。膨润土的注入量为1001/min，当出土不畅时可以加大为200~3001/ min〇
[0017] 如果盾尾发生泄漏，采用聚氨脂在盾尾后一定距离处压注，快速封堵。
[0018] 本发明的优点在于：本发明实现了在卵石地层中有效掘进，能够有效控制地表建 筑物沉降，降低施工风险，节省施工成本，提高掘进效率。
【具体实施方式】
[0019] 下面对本发明做出详细说明，但本发明并不局限于以下实例。
[0020] 大连市地铁一期104标段工程包括三车站两区间，即功成街站、会展中心站、星海 广场站及功成街站~会展中心站~星海广场站区间。工程起始于功成街站南端头井，止于 星海广场站北端头井。区间隧道总长约2, 500m。盾构法区间隧道设计断面形式为圆形，外 径为6.0m，内径5. 4m。采用两台海瑞克复合式土压平衡式盾构进行隧道掘进施工。功会区 间隧道上半部主要为卵石层，下部以强风化及中风化板岩为主。因此，功会区间隧道断面基 本处于上部松散卵石、下部硬岩的复杂地层中，且地下水含量丰富，其主要的重难点体现在 以下几方面：
[0021] 1.地质复杂，软硬不均，盾构刀盘的针对性设计至关重要；
[0022] 2.上软下硬复合地层，要提高掘进效率，降低刀具损耗，必须做好渣土改良工作；
[0023] 3.盾构拱顶以上均为松散地层，沉降控制难度大，易塌方；
[0024] 4.软硬不均地层对盾构刀具磨损大，在松散地层进行刀具更换存在较大风险。
[0025] 在富水卵石地层进行盾构施工时，由于特殊的地质结构，导致盾构掘进存在较多 的困难，在施工过程中遇到突发情况的几率比较大，只有进行科学地控制，才能较好地保持 盾构掘进的连续性。本标段工程盾构主要在中风化板岩中及卵石层中掘进，由于地质变化 较大，会~星区间CK14+200左右200处盾构在纯卵石层中掘进施工，针对这一特殊地质情 况是施工的难点，特编制盾构在卵石层中掘进的技术措施，具体措施如下：
[0026] 渣土改良措施：在盾构施工过程中，向盾构正面加注膨润土或泡沫，同时也可向螺 旋机加注膨润土等；另外，在喷涌状态下对加注系统的要求加高，因此加注泡沫系统需安装 单向阀避免压注过程中土体中泥水堵塞管路影响压注效果。泡沫剂可由高分子聚合物调整 其粘度。
[0027] 本工程研制开发的发泡剂属阴离子表面活性剂，由烷基磺酸盐发泡剂和羧甲基纤 维素增粘剂以及其他助剂复配形成，在现场可用高分子聚合物调整泡沫剂的粘度。该高分 子聚合物发泡剂无毒、无刺激，对环境没有污染。加入泡沫剂有助于改善土压平衡盾构在卵 石地层中的掘进性能。改用膨润土泡沫混合使用后，盾构刀盘油压和螺旋输送机油压及总 推力都降低了 1/3左右，刀盘磨损大大减轻，刀盘"抱死"发生频率极少。在加膨润土的基 础上注入泡沫能显著降低刀盘油压及盾构推力，减小刀盘扭矩，减轻卵石地层对盾构设备 的磨损，提高了设备的使用受命。加泡沫剂使土压平衡保持得相对较好，开挖面的稳定得到 有效的控制，减小了地表隆沉幅度，据现场监测，使用泡沫剂前地表沉降量一般大于l〇mm， 而添加泡沫剂后大部分监测点的沉降量为5~10_。渣土改良实施效果，如下表1所示： [0028] 表1渣土改良实施效果表
[0030] 盾尾密封措施：
[0031] 1、保证盾尾密封的措施
[0032] (1)按盾尾油脂压注程序，定期、定量、均匀地压注盾尾油脂。
[0033] (2)优化浆液配比，合理掌握注浆压力，以免浆液进入盾尾，损坏盾尾密封装置，降 低密封性能，引起盾尾漏泥、漏水。
[0034] (3)管片居中拼装，以防盾构与管片之间的建筑空隙过大，降低盾尾密封效果，弓丨 发盾尾漏泥、漏水。
[0035] (4)在盾构工作面配置适量的双快水泥、木楔、回丝等堵漏材料及工具以备用。
[0036] 2、盾尾发生泄漏现象时的对策
[0037] (1)针对泄漏部位集中压注盾尾油脂。
[0038] (2)配制初凝时间较短的双液浆进行壁后注浆。
[0039] (3)利用堵漏材料进行封堵。
[0040] (4)如上述措施效果不佳时，采用聚氨脂在盾尾后一定距离处压注，快速封堵。
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