一种盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种富水砂卵石地层中盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方 法，应用于砂卵石地层中盾构长距离掘进盾构停机换刀位置处的地层加固。
【背景技术】
[0002] 随着城市轨道交通及城际铁路的发展，盾构法成为修筑地下隧道的主要工法。盾 构在砂卵石地层中长距离掘进时，刀盘刀具磨损比较严重，为确保盾构正常掘进，每掘进一 段距离需要对盾构刀盘进行检修、对刀具进行检查更换。在富水砂卵石地层中更换刀具、检 修刀盘，安全风险非常大。
[0003] 如小数量更换刀具，可采取置换高粘度泥浆的辅助措施带压进仓换刀作业;如小 规模换刀，可采取地面深孔注浆加固地层的辅助措施，带压进仓作业;如大规模更换刀具、 检修刀盘，通常在换刀地点设置临时竖井进行常压作业。设置临时竖井，存在施工周期长、 施工占地大、对周围环境影响大、工程投资高等问题。因此，为解决设置竖井进行常压换刀、 检修刀盘的问题，非常有必要研究一种快捷、高效、节省工程投资的辅助措施，进行常压更 换刀具、检修刀盘。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决上述现有技术中盾构机在砂卵石地层中长距离掘进过程中刀具 更换、刀盘检修的安全技术问题，提供了一种施工效率高、工程费用少、安全可靠、可实施性 强的盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法。
[0005] 本发明为解决运一问题所采取的技术方案是： 一种盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法，是在盾构机拟停机换刀位置处采 用钻孔粧+粧间注浆加固地层，在加固体中施作检修工作井。关键是提高盾构停机附近地层 的稳定性和密实性;重点是在加固体内施作圆形检修工作井，通过旋转刀盘实现整个刀盘 的刀具更换、刀盘检修。
[0006] 该方法包括如下步骤： 首先，在盾构机拟停机位置施作钻孔粧，隧道中线位置处采用咬合粧;钻孔粧粧间布设 注浆管，对钻孔粧粧间±体进行注浆加固； 其次，在地层加固范围内、停机刀盘的前面施作一圆形竖井，作为检修工作井;在检修 工作井内设置爬梯，作为工作人员进出通道； 再次，盾构掘进至检修工作井位置后停机，逐渐调至常压状态，在工作井内更换刀具、 检修刀盘； 最后，刀盘检修和刀具更换完成后，拆除检修工作井内的爬梯，采用素混凝±回填检修 工作井，然后恢复盾构掘进。
[0007] 其中，钻孔粧设置有Ξ排，排间距Im，靠近刀盘一侧的两排钻孔粧的粧间距1.5m， 第Ξ排钻孔粧的粧间距1.2m;钻孔粧的底部位于盾构机底W下不小于3m。
[0008] 检修工作井的直径为2. Om，检修工作井井底设置集水槽，集水槽顶部铺设盖板;刀 盘检修和刀具更换完成后，拆除集水槽及盖板。
[0009] 更换刀具的过程中，通过旋转刀盘来实现整个刀盘上刀具的更换和刀盘检修。
[0010] 本发明具有的优点和积极效果是： 本发明所述的盾构换刀配套的钻孔粧+粧间注浆地层加固辅助措施，施工占地小，对周 边环境影响小，施工工艺成熟、效率高，工程投资低;地层加固改良效果明显，加固体密实性 好;可操作性强，安全可靠，适用于富水砂卵石地层中盾构机长距离掘进常压换刀辅助的地 层加固改良。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明的盾构停机换刀地层加固时刀盘未进入加固体的平面示意图； 图2是本发明的盾构停机换刀地层加固时刀盘进入加固体停机后的平面示意图； 图3是本发明的盾构停机换刀地层加固及工作井的纵断面示意图； 图4是本发明的盾构停机换刀地层加固及工作井的横断面示意图。
[0012] 附图中主要部件符号说明： 1:盾构机主机 2:盾壳 3:刀盘 4:中屯、刀 5:刀具 6:盾构机轴线 7:钻孔粧 8:咬合粧 9:注浆管 10:检修工作井 11:爬梯 12:集水槽 13:加固体 14:盖板。
【具体实施方式】
[0013] W下参照附图和具体实施例对本发明的盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加 固方法进行详细的说明。下面描述的具体实施例仅是本发明的最佳实施方式，而不能理解 为对本发明的限制。
[0014] 本发明的盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法，是在盾构机拟停机换刀 位置，采用地面钻孔粧+粧间注浆对地层进行加固改良，W提高地层稳定性和密实性;在加 固体中采用旋挖钻机施作一个圆形工作井，在工作井内，通过刀盘旋转实现刀盘检修、刀具 更换。
[0015] 该方法包括如下步骤： 首先，在盾构机拟停机换刀位置，在地面施作钻孔粧7,加固体13中间位置、隧道中线位 置处施作咬合粧8;为提高粧间±体的稳定性和密实性，粧间布设注浆管9，对粧间±体进行 注浆加固。
[0016] 其次，钻孔粧7及地面注浆加固完成后，在加固体13中间部位，采用大直径旋挖钻 机引孔施作直径2.0~2.5m的圆形竖井，作为刀具更换、刀盘检修的检修工作井10。检修工 作井的井底深至刀盘3中屯、W下1.8m。为方便人员进出，在井壁设置爬梯11;井底设置集水 槽12,集水槽顶部铺设盖板14,通过机排将加固地层的渗漏水抽排至地面。
[0017] 再次，盾构机主机1掘进至检修工作井10位置后停机，刀盘3及中屯、刀4伸入检修工 作井10内，逐渐调至常压状态，在检修工作井10内更换刀具5和检修刀盘3。更换刀具的过程 中，通过盾构机主机1旋转刀盘3,来实现整个刀盘上刀具的更换、刀盘检修。
[0018] 最后，刀盘检修、刀具更换完成后，拆除检修工作井10内的临时设施，采用素混凝 ±回填，然后恢复盾构掘进。
[0019] 具体步骤如下： 1、盾构停机换刀位置地层加固 (1)盾构停机换刀位置处布设Ξ排直径1.0m钻孔粧，排距Im，靠近刀盘一侧的两排钻孔 粧间距1.5111，第立排钻孔粧粧间距1.2m，钻孔粧交叉布设;横断面钻孔粧布设宽度:盾构机 两侧外不小于1.5m;钻孔粧深度:盾构机底W下不小于3m。钻孔粧诱筑C15混凝±，粧内设置 玻璃纤维筋。中间部位的咬合粧布设参数为:直径1000mm，间距850mm。
[0020] (2)钻孔粧实施完成后，在钻孔粧间布设注浆管进行注浆加固改良粧间±体。
[0021] 注浆参数： I注浆管采用直径42mm的PVC袖阀管； 繁注浆管布设间距0.75m，注浆管孔深与钻孔粧深度相同； 藻注浆材料:采用普通水泥浆(W/C=l:l)，浆液初凝时间不得大于5小时。浆液中渗加 补偿收缩的微膨胀剂。
[0022] 簿注浆工艺:后退式分段注浆。
[0023] 2、施作检修工作井 (1)在加固体中间位置，用旋挖钻机钻取直径2. Om的圆形竖井作为检修工作井，井底位 于盾构机轴线W下1.8m。
[0024] (2)在检修工作井底部设置集水槽，用于地层渗漏水的汇集。集水槽尺寸eOOmmX 600mm X 500mm，顶部铺设钢板盖板。在集水槽底部放置小型水累，将渗漏水排出地面。
[0025] (3)为便于人员出入，在检修工作井侧壁安装爬梯。
[00%] 3、刀具检修与更换、刀盘检修 (1)盾构掘进至检修竖井位置后停机，逐渐调至常压状态。刀盘进入检修工作井内，中 屯、刀进入检修工作井中约700mm。通过旋转刀盘，来实现整个刀盘上刀具的更换、刀盘检修。 [0027] (2)-个角度的刀盘检修、刀具更换完成之后，撤出人员和设备，刀盘旋转至另一 个角度，进行同样的工作流程，直至整个刀盘面板检修、刀具更换完成。
[002引 4、竖井回填处理 刀盘检修、刀具更换完成后，撤出工作人员、拆除井内临时设施，拆除爬梯，采用C15素 混凝±将检修工作井回填密实，然后恢复盾构掘进。
[0029]本发明所述的富水砂卵石地层中盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固，施工 占地小，对周边环境影响小，施工工艺成熟、效率高，工程投资低;地层加固改良效果明显， 加固体密实性好;可操作性强，安全可靠。可适用于砂卵石地层中盾构长距离掘进盾构停机 换刀位置的地层加固。
【主权项】
1. 一种盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法，其特征在于，该方法包括如下 步骤： 首先，在盾构机拟停机位置施作地面钻孔粧，隧道中线位置处采用咬合粧;钻孔粧粧间 布设注浆管，对钻孔粧粧间土体进行注浆加固； 其次，在地层加固范围内、停机刀盘的前面施作一圆形竖井，作为检修工作井;在检修 工作井内设置爬梯，作为工作人员进出通道； 再次，盾构掘进至检修工作井位置后停机，逐渐调至常压状态，在工作井内更换刀具、 检修刀盘； 最后，刀盘检修和刀具更换完成后，拆除检修工作井内的爬梯，采用素混凝土回填检修 工作井，然后恢复盾构掘进。2. 根据权利要求1所述的盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法，其特征在于： 钻孔粧设置有三排，排间距lm，靠近刀盘一侧的两排钻孔粧的粧间距1.5m，第三排钻孔粧的 粧间距1.2m;钻孔粧的底部位于盾构机底以下不小于3m。3. 根据权利要求1所述的盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法，其特征在于： 检修工作井的直径为2. Om，井底设置集水槽，集水槽顶部铺设盖板;刀盘检修和刀具更换完 成后，拆除集水槽及盖板。4. 根据权利要求2所述的盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法，其特征在于： 更换刀具的过程中，通过旋转刀盘来实现整个刀盘上刀具的更换和刀盘检修。
【专利摘要】本发明公开了一种盾构长距离掘进常压换刀配套的地层加固方法，在富水砂卵石地层中，通过设置地面钻孔桩、桩间注浆加固对停机换刀附近地层进行加固改良，以提高地层稳定性和密实性；然后，在地层加固范围内、停机刀盘的前面设置直径2m的检修工作井，作为工作空间，可实现富水砂卵石地层盾构长距离掘进过程中的刀盘检修与刀具更换。经工程实践验证，采用该方法可实现富水砂卵石地层中盾构刀盘检修、刀具更换，施工工艺简洁、可操作性强、安全可靠，可降低工程投资、提高换刀工作效率、确保施工安全，应用前景广阔。
【IPC分类】E21D9/00, E02D15/04, E21D9/08, E02D5/38
【公开号】CN105569666
【申请号】CN201610036300
【发明人】唐伟, 张继清, 索晓明, 王立暖, 李得昌
【申请人】铁道第三勘察设计院集团有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月20日