[发明专利]一种强透水土岩复合地层大直径泥水盾构综合掘进方法

权利要求书

1.一种强透水土岩复合地层大直径泥水盾构综合掘进方法，其特征在于：包括盾构掘进方法和盾构泥饼预防处理方法；所述盾构掘进方法包括掘进前盾构准备和掘进过程控制两部分；所述掘进前盾构准备包括刀盘选型和刀具配置，刀盘采用复合式常压刀盘，所述刀盘上设置有刀位，所述刀位上安装有可常压更换的刀具，所述刀位包括刀具形式固定的Ⅰ类刀位和可实现常压滚齿互换的Ⅱ类刀位，所述Ⅰ类刀位上安装有固定刀具，所述Ⅱ类刀位上安装有可互换刀具，所述刀具的切削轨迹覆盖刀盘；掘进过程控制包括刀盘转速控制、刀盘推力及扭矩控制、切口压力控制、姿态控制，同步注浆施工参数控制；所述同步注浆施工采用具有抗水分散性的硬性单液浆；所述硬性单液浆的制成材料主要包括水泥、膨润土、粉煤灰、砂、保塑剂、减水剂和水，所述硬性单液浆的初凝时间为6～10小时，稠度为8～12cm，扩展度为52～58cm，所述硬性单液浆的配比材料的强度与周边地层相匹配；

在开挖面和盾尾之间具有空隙，该空隙在管片脱出盾尾未进行管片壁后注浆前为一锥度空间；在盾构推进过程中，以120～130％的注入率，通过盾体预留的上部径向孔从盾壳外侧径向朝刀盘超挖部分在盾体与盾尾间的空隙内注入惰性填充材料，同时监测地表沉降，控制惰性填充材料的施工参数，所述惰性填充材料为地层稳定控制剂粉末与水玻璃20:1比例混合制成。

2.如权利要求1所述的强透水土岩复合地层大直径泥水盾构综合掘进方法，其特征在于：对球状风化体岩体进行爆破时，钻孔放药及起爆的位置均在地面或水面，每次爆破沿盾构掘进方向布设“两短一长”的三排炮孔，炮孔间距0.6～0.8m，孔位基本与盾构开挖边界重合。

3.如权利要求1所述的强透水土岩复合地层大直径泥水盾构综合掘进方法，其特征在于：当地质断面中存在破碎带岩体，对盾构掘进前方的破碎岩体进行注浆预固结处理。

4.如权利要求1所述的强透水土岩复合地层大直径泥水盾构综合掘进方法，其特征在于：所述刀具配置采用贝壳型先行刀和刮刀搭配的刀具体系，所述刀盘的内部为中空结构，所述Ⅰ类刀位设置在刀盘中间部位，所述Ⅱ类刀位设置在刀盘外圈，所述可互换刀具的刀高大于固定刀具。

5.如权利要求4所述的强透水土岩复合地层大直径泥水盾构综合掘进方法，其特征在于：所述刀具可进行常压更换，常压更换刀具的步骤主要包括：①伸缩油缸装入；②换刀辅助工具固定；③伸缩油缸吊耳固定；④松开刀筒螺栓将刀筒抽回；⑤边冲刷边关闭闸板；⑥刀筒卸下并取下刀头；⑦检查更换新刀或装回旧刀。

6.如权利要求1所述的强透水土岩复合地层大直径泥水盾构综合掘进方法，其特征在于：

所述盾构泥饼预防处理方法包括盾构泥饼预防方法和盾构泥饼处理方法；

所述盾构泥饼预防方法包括，在刀盘中心安装中心冲刷刀和刀筒，所述中心冲刷刀上设置有冲刷喷口，所述冲刷喷口与泥浆通道连通，所述刀筒与P_0.1泵连接，泥浆的压力由P_0.1泵进行控制；

所述盾构泥饼预防方法与盾构掘进同步实施；

在盾构正常掘进过程中，实时监测掘进参数及刀盘温度的变化情况，当掘进参数出现异常情况时，首先往泥浆中加注泥饼分散剂，并进一步分析相关参数的变化情况：

若参数稳定，则可继续掘进并在适当情形下恢复正常掘进；

若刀盘温度监测系统监测的温度持续升高，掘进参数持续变化，确定刀盘中心体处已经生成泥饼后，盾构停机进行泥饼清理。

7.如权利要求6所述的强透水土岩复合地层大直径泥水盾构综合掘进方法，其特征在于：所述盾构泥饼处理方法包括：

盾构停止掘进，在开挖面泥水压力保持恒定的情况下，选择一把中心冲刷刀更换为自旋转切割水刀，自旋转切割水刀与高压泵组连通，高压泵组为自旋转切割水刀提供高压水对中心冲刷刀处的泥饼进行切割清理，清理完毕后依次清理其他刀具附近的泥饼，直至中心泥饼清理完毕，恢复盾构推进。