[发明专利]铁路股道下富水粉土粉砂地层盾构带压换刀的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，特别涉及一种铁路股道下富水粉土粉砂地层盾构带压换刀的施工方法。

背景技术

“盾构法施工”是一种机械化和自动化程度较高的隧道掘进施工方法，从20世纪60年代开始，西方发达国家大量将这种技术应用于城市地铁和大型城市排水隧道施工。随着城市轨道交通领域的迅速发展，地铁盾构工法技术得到广泛应用。盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。盾构机在隧道掘进过程中通过刀具进行泥土切削和岩石破碎，盾构机长距离掘进后由于刀具磨损需要进行刀具更换，而进行带压换刀是一个高风险作业，尤其在施工环境为铁路股道下富水粉土粉砂地层，稍有控制不慎，即可能会因地表沉降过大而发生上部铁路股道地面坍塌，严重影响铁路运营安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种铁路股道下富水粉土粉砂地层盾构带压换刀的施工方法。本发明方法克服了铁路股道下富水粉土粉砂地层隧道施工中带压换刀时富水软土易流砂坍塌的风险，确保上部铁路的运营安全。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种铁路股道下富水粉土粉砂地层盾构带压换刀的施工方法，所述方法包括如下步骤：

A、换刀前准备工作：

采用高压旋喷桩对换刀处土体进行加固；对土体加固区内地表是否存在孔洞进行检查，若存在孔洞则利用水泥砂浆对孔洞进行封堵；通过具体测量地表换刀里程反馈至盾构测量系统来确定盾构机换刀地点，在盾构机到达换刀地点前调整盾构机的掘进姿态和方向，确保盾构机顺利到达换刀点。

B、盾构机接触加固土后施工参数调整：

盾构机切口进入加固土后根据检测情况缓慢降低土仓压力，土仓压力不小于1.5bar；盾构机盾构推进速度控制在1cm/min以内；盾构机刀盘转速控制在1转/分；盾构机盾尾油脂控制在29-31kg/环。

C、压注膨润土：

盾构土仓内注入膨润土，利用盾构机机身的径向孔向机身与加固土之间的缝隙进行膨润土的压注。

 D、带压换刀：

确定气压值，根据计算得出的水土压力值来确定土仓内换刀气压值。

清仓建压，将土仓中的渣土输出至土仓最上部观察孔，出土完成后，探测土仓内情况；土仓内情况良好的情况下，继续出土至人闸下方4-6cm处，此时采用呼吸器系统进行加压，派人员进入人闸观察土仓环境；再次出土至盾构机中部，人员进入换刀，换刀后盾构机恢复掘进工作状态。

其中，所述步骤A中换刀处土体加固采用φ600高压旋喷桩进行加固，桩桩搭接200mm，水泥掺量为35%，水泥28d抗压强度不小于2.0Mpa；加固深度为地面以下25.45m，地表3.45m不加固，即有效加固深度为22m,加固长度为37.2m，加固宽度为7.6m，确保铁路安全及换刀安全。

所述步骤A中盾构机到达换刀地点前调整盾构机的掘进姿态和方向，确保盾构机顺利到达换刀点，盾构机到达换刀地点前30环复核一次盾构机的掘进姿态和方向，通过前15环将盾构的姿态和掘进方向调整到正常范围（±50mm范围），此时盾构机刀盘伸出5cm，防止盾构加固区掘进卡死。

优选的，所述步骤B中盾构机盾尾油脂为30kg/环。（次

所述步骤C中使用的膨润土采用细模度钠基膨润土，且膨润土浆液配合质量比为膨润土：水=250kg:1000kg, 膨润土比重为1.2g/cm3, 膨润土粘度为35s，确保膨润土注入土体后的良好保气性。

进一步的，膨润土采用外接管道直接进行压注，压注方式有两种， 

1）提前5环盾中径向孔压注，建立盾体周边泥膜，膨润土压注依照压力控制，当压力大于5bar后，停止压注；或者

2）土仓内压注膨润土，建立掌子面泥膜；建立泥漠时通过螺旋输送机不断进行土仓内渣土置换，当螺旋输送机出土口出的渣均为膨润土时停止置换；每班利用新鲜膨润土浆液做好掌子面泥漠的养护工作，养护采用新鲜膨润土注满土仓。

所述步骤D中根据计算得出的水土压力值来确定土仓内气压值具体为:根据公式P=k0gh计算水土压力值，土仓内换刀气压值比水土压力值高0.1～0.2bar，其中P为水土压力值，k0为土的侧向静止平衡压力系数，g为土体的加权平均重度，h为隧道中心埋深。

与现有技术相比，本发明的有益效果：