[发明专利]富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法及盾构施工方法

权利要求书

1.一种富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，其特征在于，包括：

获取降水井位置，计算降水井降水影响范围，根据降水井与掌子面之间的距离初步确定渣土改良方案：

若所述距离在降水影响范围内，采用水、膨润土、泡沫的混合液的渣土改良方案，其中，确定水、膨润土、泡沫的相关参数的方法，包括：

取降水影响范围内的土样进行筛分试验，得到土样中粒径大于20mm的颗粒含量，粒径小于0.075mm的粉钻粒含量，大于0.075mm粒径土样含量，绘制级配曲线得到该土样的不均匀系数Cu，曲率系数Cc；

分析确定在盾构掘进过程中的透水性；

选取膨润土掺入参数和泡沫添加参数组合，分析多因素耦合作用对改良渣土性能增强作用：

(1)分析渗透系数、坍落度及搅拌机功率与膨润土泥浆用量的关系，找到膨润土泥浆最优用量；

(2)分析渗透系数、坍落度及搅拌机功率与泡沫注入率的关系，确定改良后的渣土的流塑性是否满足盾构施工要求；

(3)分析渗透系数、坍落度及搅拌机功率与泡沫剂用量和膨润土用量的关系曲线，确定最合适的添加剂用量范围；

在富水砂卵石层泡沫的体积浓度取3％～4％，膨润土泥浆配置质量比为1:7，分别按2％、4％、6％不同的外参比加入泡沫，按外参比6％、8％、10％加入膨润土泥浆，取9组试样，分别做坍落度试验、大型直剪试验及渗透试验，获得水、膨润土、泡沫的混合液的渣土改良方案的具体参数；

若所述距离在降水影响范围以外，采用水、泡沫的混合液的渣土改良方案；

在降水影响范围以外的盾构施工中监测渣土中细颗粒的含量，当渣土内细颗粒含量高于40％时，调整渣土改良方案为采用水、泡沫的混合液的改良方案，当渣土内细颗粒含量低于40％时，继续采用水、膨润土、泡沫的混合液的渣土改良方案。

2.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，其特征在于，

确定所述降水影响范围的公式为：

其中：

R——以降水井为中心的降水影响半径；

S w——水位降深；

H——含水层厚度；

K——渗透系数。

3.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，其特征在于，

所述水、膨润土、泡沫的混合液的渣土改良方案的相关参数包括：

泡沫参数：

原液比为2.5％～3.5％；

混合液流量为20～25L/min；

空气流量为120～150L/min；

水参数：

土舱加水量1.5～2.5m 3/环；

膨润土参数：

刀盘注入膨润土量为5～8m 3/环。

4.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，其特征在于，

所述水、泡沫的混合液的改良方案的相关参数包括：

原液比为2％～3％；

刀盘冲水量为6～8m 3/环：

土舱加水量为2～4m 3/环。

5.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，其特征在于，

还控制渣温不高于35°。

6.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，其特征在于，

所述膨润土的稠度在35s。

7.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，其特征在于，

所述细颗粒为粒径小于等于0.075mm的颗粒。

8.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，其特征在于，

包括富水砂卵石地层盾构掘进方法，所述富水砂卵石地层盾构掘进方法包括以下步骤：

获取初始端降水井位置，计算初始端降水井降水影响范围，在初始端降水井的降水影响范围内采用水、膨润土、泡沫的混合液的改良方案，并进行盾构施工；

当盾构施工至掌子面超出初始端降水井的降水影响范围，监测土体的细颗粒含量，若高于40％，则采用水、泡沫的混合液的改良方案，若低于40％，则依然采用水、膨润土、泡沫的混合液的改良方案；

当盾构施工至掌子面进入换刀降水井的降水影响范围，采用水、膨润土、泡沫的混合液的改良方案；

当盾构施工至掌子面超出换刀降水井的降水影响范围，监测土体的细颗粒含量，若高于40％，则采用水、泡沫的混合液的改良方案，若低于40％，则依然采用水、膨润土、泡沫的混合液的改良方案；

当盾构施工至掌子面进入结束端降水井的降水影响范围，采用水、膨润土、泡沫的混合液的改良方案，直至盾构施工结束。