[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

说明书

一种富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法及盾构施工方法，改良方法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：若距离在降水影响范围内，采用水、膨润土、泡沫混合液的渣土改良方案，若距离在降水影响范围以外，采用水、泡沫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。通过本发明，可减少土体喷涌现象；降低刀盘扭矩；防止渣土结成泥饼；有利于顺利排土；使渣土具有较好的土压平衡效果。

技术领域

本发明涉及轨道施工技术领域，具体地说，涉及一种富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法及盾构施工方法。

背景技术

盾构法已成为国内外常用的市政轨道交通施工方法，土压平衡盾构机较为常用，土压平衡盾构的施工原理是通过开挖土体与掌子面土体形成平衡以保证掌子面稳定，进而持续掘进施工。地铁盾构隧道的工程实践表明，土压平衡式盾构施工成功的关键就是要将从开挖面上切削下来的土体在压力仓内调整成一种比较理想的状态，使土体的性质满足一定的基本条件后，盾构开挖和排土才能顺利地进行。

当开挖土的状态不能满足这一要求时，就会给施工带来困难，这种施工困难主要表现为刀具磨耗严重、刀盘及压力仓的结饼和闭塞、土压平衡很难建立、螺旋排土器出口处的喷涌、电流消耗过大和发生卡机事件等问题。

富水砂卵层的盾构施工常常面临扭矩偏大、刀盘易磨损、出土口喷涌等施工难题，经常导致工程事故的发生，给整个工程的工期、造价带来严重的影响，甚至威胁人的生命。

渣土改良是盾构施工的重要工序，即通过向掌子面的土体注入改良材料来改善土体性能，从而提高施工安全和效率。渣土改良就是通过盾构配置的专用装置向刀盘面、土舱内或螺旋输送机内注入水、泡沫、膨润土、高分子聚合物等添加剂，利用刀盘的旋转搅拌、土舱搅拌装置或者螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土渣混合，使盾构切削下来的渣土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力。

而针对富水砂卵层的盾构施工中的渣土改良，由于其中的细颗粒含量会随着端头降水井的降水影响范围而变化，所以在盾构施工中仅仅采用一种渣土改良方案是不能实时的适应盾构施工要求的，而截至目前，暂未有较好的解决方案。

发明内容

就富水砂卵石地层这种特殊地质，针对盾构始发前降水、区间换刀降水过程中，随着降水量、降水时间的逐步增加，容易导致地层中细颗粒含量减少，而在盾构掘进段落受降水影响较小，地层中细颗粒被水带走的机会大大减小，甚至没有受到干扰。根据此两种不同情况，来初步确定渣土改良方式，过程以颗粒分析实验详细判断，具体指导渣土改良，防控一些风险，从而降低施工投入，加快施工进度。

本发明所采用的技术方案如下：

一种富水砂卵石地层盾构施工渣土改良方法，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，

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。

可选的，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；