双护盾TBM封闭环施工方法与流程

本发明属于TBM施工技术领域，具体涉及一种双护盾TBM封闭环新型施工方法。

背景技术：

在双护盾TBM施工过程中，管片衬砌后需要对壁后进行回填灌浆，而在回填灌浆时，为了快速起压，确保灌浆质量，需要进行分段灌浆，就需要制作封闭环。

传统的封闭环做法是利用双液浆、水玻璃、凝结剂通过化灌管进行喷凝的形式，在管片外壁和岩壁之间形成一环形凝结物，形成封闭环，该种方法由于施工操作不直观，存在盲区，封闭环的制作效果非常不理想，往往起不到封闭的“效果”。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种双护盾TBM封闭环施工方法。该方法施工操作简单直观，不存在施工盲区，封闭环的制作效果非常理想，封闭效果优异。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双护盾TBM封闭环施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、选取以下原材料：

a.水泥；

b.胶质调凝剂；所述胶质调凝剂由魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂、早强剂和水依次经搅拌、蒸馏、粉碎、干燥和过筛制成，所述胶质调凝剂的添加量为水泥质量的3％～5％；

c.砂；所述砂的添加量为水泥质量的50％～100％；

d.水；所述水的添加量为水泥、胶质调凝剂和砂总质量的30％～40％；

步骤二、制备膏状砂浆：依次将步骤一中所选取的胶质调凝剂、水泥、砂和水加入到强制式搅拌机中，搅拌1min～2min后得到膏状砂浆；

步骤三、确定人工作业部位：采用双护盾TBM对管片进行安装，直至所安装的管片的长度为45m～60m，然后在已安装管片的端部再安装一块底管片，组合成一个前端呈铲状的筒形组合体，之后利用TBM辅助油缸反推该组合体，使TBM尾盾和组合体之间脱离，露出一条宽度为100mm～150mm的空隙，将所露出的空隙确定为人工作业部位；

步骤四、施工：采用提料桶将步骤二中所述膏状砂浆运送至步骤三中所述人工作业部位，然后采用抹刀将膏状砂浆涂抹于组合体的前端外周，以填塞组合体与豆砾石以及围岩之间的空隙，硬化后得到一个封闭环。

上述的双护盾TBM封闭环施工方法，其特征在于，步骤一中所述胶质调凝剂的制备方法为：首先将魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂分别加水进行充分溶解，然后将充分溶解后得到的魔芋葡甘露聚糖溶液、碳酸盐溶液、流变剂溶液、分散剂溶液和早强剂溶液搅拌均匀得到混合浆液，再将所述混合浆液依次进行蒸馏、粉碎、喷雾干燥和过筛处理，得到胶质调凝剂；所述胶质调凝剂的形态为粉状，所述魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂的重量比为40∶25∶10∶15∶10，所述混合浆液中固体溶质的质量浓度为25％～35％。

上述的双护盾TBM封闭环施工方法，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸钠，所述早强剂为FN型混凝土早强剂，所述分散剂为分散剂NNO，所述流变剂为铝镁硅酸盐类流变剂。

上述的双护盾TBM封闭环施工方法，其特征在于，步骤一中所述水为生活用水。

上述的双护盾TBM封闭环施工方法，其特征在于，步骤一中所述水泥为42.5号快硬硫铝酸盐水泥。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明胶质调凝剂的胶质成分由高分子聚合物(魔芋葡甘露聚糖)及缓凝成分(碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂)复合组成，将其添加于水泥膏浆中，有利于水泥膏浆与管片及围岩的结合，同时可调整凝结时间(凝结时间可控制在30min～120min之间)，能够抑制水泥膏浆的收缩，水泥膏浆结石后无收缩，有微膨胀作用。

2、本发明胶质调凝剂以魔芋葡甘露聚糖(KGM)为主要成分，采用KGM添加于水泥、水和砂中，所形成的水泥膏浆具有粘度高以及可起到增稠、粘聚、悬浮、流动度损失小、泌水率低、遇水不易分散、快速填充及黏附空隙、凝结时间短、提高结石的早期强度、结石率高、渗透系数小等良好性能。因而，本发明将该胶质调凝剂用于封闭环的施工工艺中，有利于膏浆与管片及围岩结合，同时可调整凝结时间，能够抑制水泥膏浆的收缩，水泥膏浆结石后无收缩，有微膨胀作用，能够有效避免裂纹或裂隙的出现。

3、本发明所设计的封闭环施工方法是一种新型的施工方法。传统工艺是将TBM主机设备向前移动后，在后配套位置，采用化灌的方式通过豆砾石填充孔采用双液浆、水玻璃、速凝剂进行制作，具有不直观、存在施工盲区、封闭环材料投入大，封闭效果不好等严重技术缺陷。本发明经过大胆革新，设计了一种异形的封闭环施工方法，施工操作简单直观，不存在施工盲区，封闭环的制作效果非常理想，封闭效果优异。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明双护盾TBM封闭环在隧道结构中的位置关系示意图。

图2为本发明双护盾TBM封闭环和组合体的位置关系示意图。

附图标记说明:

1—管片； 1-1—底管片； 2—豆砾石；

3—围岩； 4—封闭环。

具体实施方式

实施例1

本实施例双护盾TBM封闭环施工方法包括以下步骤：

步骤一、选取以下原材料：

a.水泥；

b.胶质调凝剂；所述胶质调凝剂由魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂、早强剂和水依次经搅拌、蒸馏和粉碎而成，所述胶质调凝剂的添加量为水泥质量的4％；

c.砂；所述砂的添加量与水泥质量相等；

d.水；所述水的添加量为水泥、胶质调凝剂和砂总质量的35％；

本实施例中，所述胶质调凝剂的制备方法为：首先将魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂分别加水进行充分溶解，然后将充分溶解后得到的魔芋葡甘露聚糖溶液、碳酸盐溶液、流变剂溶液、分散剂溶液和早强剂溶液搅拌均匀得混合浆液，再将所述混合浆液依次进行蒸馏、粉碎、于100℃喷雾干燥和过500目筛处理，得到形态为粉状的胶质调凝剂；其中，所述魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂的重量比为40∶25∶10∶15∶10，所述混合浆液中固体溶质的质量浓度为30％；

本实施例中，所述碳酸盐为碳酸钠，所述早强剂为FN型混凝土早强剂，所述分散剂为分散剂NNO，所述流变剂为铝镁硅酸盐类流变剂；

本实施例中，所述水为生活用水；

本实施例中，所述水泥为42.5号快硬硫铝酸盐水泥；

步骤二、制备膏状砂浆：依次将步骤一中所选取的胶质调凝剂、水泥、砂和水加入到强制式搅拌机中，搅拌1min～2min后得到膏状砂浆；

步骤三、确定人工作业部位：采用双护盾TBM对管片1进行安装，直至所安装的管片1的长度为50m，然后在已安装管片1的端部再安装一块底管片1-1，组合成一个前端呈铲状的筒形组合体，之后利用TBM辅助油缸反推该组合体，使TBM尾盾和组合体之间脱离，露出一条宽度为120mm的空隙，将所露出的空隙确定为人工作业部位；

步骤四、施工：采用提料桶将步骤二中所述膏状砂浆运送至步骤三中所述人工作业部位，然后采用抹刀将膏状砂浆涂抹于组合体的前端外周，以填塞组合体与豆砾石2以及围岩3之间的空隙，填塞宽度约200mm，填塞厚度约200mm，硬化后得到一个完整的封闭环4。

具体施工过程中，按照本实施例所述方法重复操作，在隧道的长度方向每隔45m～60m制作一个封闭环，直至施工全部完成为止。

本实施例双护盾TBM封闭环在隧道结构中的位置关系如图1所示，本实施例双护盾TBM封闭环与组合体的位置关系如图2所示。由图1和图2可知，隧道结构包括管片1、豆砾石2、围岩3和本实施例所制的封闭环4，本实施例所制封闭环4呈异形环状设计，位于环形管片1和底管片1-1形成的铲状筒形组合体的前端外周，且填塞于组合体与豆砾石2以及围岩3之间的空隙中；其采用胶质调凝剂组分加于水泥、砂和水混合而成的水泥膏浆中，有利于封闭环4与管片1及围岩3结合，同时可调整凝结时间(凝结时间可控制在30min～120min之间)，可抑制封闭环4的收缩，封闭环4结石后无收缩，有微膨胀作用。本实施例双护盾TBM封闭环施工操作简单直观，不存在施工盲区，封闭环的制作效果非常理想，封闭效果优异。

依据以下试验检测标准对本实施例膏状砂浆进行性能检测：(1)《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001；(2)《水工混凝土试验规程》SL 352-2006；(3)《混凝土外加剂》GB8076-2008；(4)《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346-2011)；(5)《水泥胶砂流动度测定方法》(GB/T 2419-2005)。本实施例膏状砂浆的测试结果如表1所示。

表1本发明实施例1膏状砂浆性能检测数据

由表1可知，经过同期取样强度检测，本实施例膏状砂浆凝结时间可以随现场施工需要调整，最佳时间为45min；且其针对不同龄期的抗折强度、抗压强度均满足指标要求，完全满足施工需要。

实施例2

本实施例双护盾TBM封闭环施工方法包括以下步骤：

步骤一、选取以下原材料：

a.水泥；

b.胶质调凝剂；所述胶质调凝剂由魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂、早强剂和水依次经搅拌、蒸馏和粉碎而成，所述胶质调凝剂的添加量为水泥质量的5％；

c.砂；所述砂的添加量为水泥质量的100％；

d.水；所述水的添加量为水泥、胶质调凝剂和砂总质量的30％；

本实施例中，所述胶质调凝剂的制备方法为：首先将魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂分别加水进行充分溶解，然后将充分溶解后得到的魔芋葡甘露聚糖溶液、碳酸盐溶液、流变剂溶液、分散剂溶液和早强剂溶液搅拌均匀得混合浆液，再将所述混合浆液依次进行蒸馏、粉碎、于100℃喷雾干燥和过500目筛处理，得到形态为粉状的胶质调凝剂；其中，所述魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂的重量比为40∶25∶10∶15∶10，所述混合浆液中固体溶质的质量浓度为25％；

本实施例中，所述碳酸盐为碳酸钠，所述早强剂为FN型混凝土早强剂，所述分散剂为分散剂NNO，所述流变剂为铝镁硅酸盐类流变剂；

本实施例中，所述水为生活用水；

本实施例中，所述水泥为42.5号快硬硫铝酸盐水泥；

步骤二、制备膏状砂浆：依次将步骤一中所选取的胶质调凝剂、水泥、砂和水加入到强制式搅拌机中，搅拌1min～2min后得到膏状砂浆；

步骤三、确定人工作业部位：采用双护盾TBM对管片1进行安装，直至所安装的管片1的长度为45m，然后在已安装管片1的端部再安装一块底管片1-1，组合成一个前端呈铲状的筒形组合体，之后利用TBM辅助油缸反推该组合体，使TBM尾盾和组合体之间脱离，露出一条宽度为120mm的空隙，将所露出的空隙确定为人工作业部位；

步骤四、施工：采用提料桶将步骤二中所述膏状砂浆运送至步骤三中所述人工作业部位，然后采用抹刀将膏状砂浆涂抹于组合体的前端外周，以填塞组合体与豆砾石2以及围岩3之间的空隙，填塞宽度约200mm，填塞厚度约100mm，硬化后得到一个完整的封闭环4。

具体施工过程中，按照本实施例所述方法重复操作，在隧道的长度方向每隔45m～60m制作一个封闭环，直至施工全部完成为止。

本实施例双护盾TBM封闭环在隧道结构中的位置关系如图1所示，本实施例双护盾TBM封闭环与组合体的位置关系如图2所示。由图1和图2可知，隧道结构包括管片1、豆砾石2、围岩3和本实施例所制的封闭环4，本实施例所制封闭环4呈异形环状设计，位于环形管片1和底管片1-1形成的铲状筒形组合体的前端外周，且填塞于组合体与豆砾石2以及围岩3之间的空隙中；其采用胶质调凝剂组分加于水泥膏浆中，有利于封闭环4与管片1及围岩3结合，同时可调整凝结时间(凝结时间可控制在30min～120min之间)，可抑制封闭环4的收缩，封闭环4结石后无收缩，有微膨胀作用。本实施例双护盾TBM封闭环施工操作简单直观，不存在施工盲区，封闭环的制作效果非常理想，封闭效果优异。

依据以下试验检测标准对本实施例膏状砂浆进行性能检测：(1)《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001；(2)《水工混凝土试验规程》SL 352-2006；(3)《混凝土外加剂》GB8076-2008；(4)《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346-2011)；(5)《水泥胶砂流动度测定方法》(GB/T 2419-2005)。本实施例膏状砂浆的测试结果如表2所示。

表2本发明实施例2膏状砂浆性能检测数据

由表2可知，经过同期取样强度检测，本实施例膏状砂浆凝结时间可以随现场施工需要调整，最佳时间为45min；且其针对不同龄期的抗折强度、抗压强度均满足指标要求，完全满足施工需要。

实施例3

本实施例双护盾TBM封闭环施工方法包括以下步骤：

步骤一、选取以下原材料：

a.水泥；

b.胶质调凝剂；所述胶质调凝剂由魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂、早强剂和水依次经搅拌、蒸馏和粉碎而成，所述胶质调凝剂的添加量为水泥质量的3％；

c.砂；所述砂的添加量为水泥质量的50％；

d.水；所述水的添加量为水泥、胶质调凝剂和砂总质量的40％；

本实施例中，所述胶质调凝剂的制备方法为：首先将魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂分别加水进行充分溶解，然后将充分溶解后得到的魔芋葡甘露聚糖溶液、碳酸盐溶液、流变剂溶液、分散剂溶液和早强剂溶液搅拌均匀得混合浆液，再将所述混合浆液依次进行蒸馏、粉碎、于100℃喷雾干燥和过500目筛处理，得到形态为粉状的胶质调凝剂；其中，所述魔芋葡甘露聚糖、碳酸盐、流变剂、分散剂和早强剂的重量比为40∶25∶10∶15∶10，所述混合浆液中固体溶质的质量浓度为35％；

本实施例中，所述碳酸盐为碳酸钠，所述早强剂为FN型混凝土早强剂，所述分散剂为分散剂NNO，所述流变剂为铝镁硅酸盐类流变剂；

本实施例中，所述水为生活用水；

本实施例中，所述水泥为42.5号快硬硫铝酸盐水泥；

步骤二、制备膏状砂浆：依次将步骤一中所选取的胶质调凝剂、水泥、砂和水加入到强制式搅拌机中，搅拌1min～2min后得到膏状砂浆；

步骤三、确定人工作业部位：采用双护盾TBM对管片1进行安装，直至所安装的管片1的长度为60m，然后在已安装管片1的端部再安装一块底管片1-1，组合成一个前端呈铲状的筒形组合体，之后利用TBM辅助油缸反推该组合体，使TBM尾盾和组合体之间脱离，露出一条宽度为120mm的空隙，将所露出的空隙确定为人工作业部位；

步骤四、施工：采用提料桶将步骤二中所述膏状砂浆运送至步骤三中所述人工作业部位，然后采用抹刀将膏状砂浆涂抹于组合体的前端外周，以填塞组合体与豆砾石2以及围岩3之间的空隙，填塞宽度约200mm，填塞厚度约300mm，硬化后得到一个完整的封闭环4。

具体施工过程中，按照本实施例所述方法重复操作，在隧道的长度方向每隔45m～60m制作一个封闭环，直至施工全部完成为止。

本实施例双护盾TBM封闭环在隧道结构中的位置关系如图1所示，本实施例双护盾TBM封闭环与组合体的位置关系如图2所示。由图1和图2可知，隧道结构包括管片1、豆砾石2、围岩3和本实施例所制的封闭环4，本实施例所制封闭环4呈异形环状设计，位于环形管片1和底管片1-1形成的铲状筒形组合体的前端外周，且填塞于组合体与豆砾石2以及围岩3之间的空隙中；其采用胶质调凝剂组分加于水泥膏浆中，有利于封闭环4与管片1及围岩3结合，同时可调整凝结时间(凝结时间可控制在30min～120min之间)，可抑制封闭环4的收缩，封闭环4结石后无收缩，有微膨胀作用。本实施例双护盾TBM封闭环施工操作简单直观，不存在施工盲区，封闭环的制作效果非常理想，封闭效果优异。

依据以下试验检测标准对本实施例膏状砂浆进行性能检测：(1)《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001；(2)《水工混凝土试验规程》SL 352-2006；(3)《混凝土外加剂》GB8076-2008；(4)《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346-2011)；(5)《水泥胶砂流动度测定方法》(GB/T 2419-2005)。本实施例膏状砂浆的测试结果如表3所示。

表3本发明实施例3膏状砂浆性能检测数据

由表3可知，经过同期取样强度检测，本实施例膏状砂浆凝结时间可以随现场施工需要调整，最佳时间为45min；且其针对不同龄期的抗折强度、抗压强度均满足指标要求，完全满足施工需要。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。