[发明专利]盾构刀盘掌子面加固方法及用于该方法的注浆加固装置

说明书

本发明提供了一种盾构刀盘掌子面加固方法及其用于该方法的注浆加固装置。所述注浆方法是通过将伸缩式注浆装置安装在盾构机土仓九点半以上部位的预留球阀位置，并通过油缸控制注浆头伸缩至土仓内临近刀盘或从刀盘间隙伸出置刀盘掌子面的土层内直接进行注浆；其注浆浆液采用砂，粉煤灰，膨润土，石灰，水泥，水，改性添加剂按照特殊比例配制而成。本发明的注浆装置可以安装在盾构机土仓壁上预留位置，方便、快捷、高效的针对盾构机刀盘掌子面注浆加固，解决了盾构开仓换刀前地层加固施工进度慢，加固效果差的问题，完全有效的截断前方水源，辅助特殊地层盾构开仓换刀工艺，提高安全质量保障及工序切换效率，显著提升了施工综合效益。

技术领域

本发明属于盾构施工加固领域，具体是一种用于在复杂地质条件下采用盾构法施工过程中需要开仓作业时，针对盾构刀盘掌子面进行注浆加固的方法及用于该方法的注浆加固装置。

背景技术

随着盾构施工技术的不断成熟，城市高速发展的需求，盾构施工逐渐向着超深、超大、超长的方向迈入，同时穿越关系、地质构造也越趋复杂，在地铁盾构隧道施工中，尤其是在强度较高地层掘进时，盾构机刀具磨损大，需停机开仓检查及更换刀具频繁。盾构开仓检查及更换刀具的方式，主要有常压开仓和带压开仓两种；常压开仓，一般都是在地层自稳性非常好、地层渗透性小(类似全断面硬岩地层)的环境下进行；而带压开仓，一般是针对地层自稳性较差、地层渗透性较大的复杂地层环境下进行；相比来说，带压开仓作业的安全风险和施工难度要远远大于常压开仓。

盾构带压开仓检查及更换刀具施工中，为确保掌子面稳定、进仓人员安全和地面环境安全，需采取专项的辅助措施来保证掌子面地层和土仓压力稳定。现有技术中，常用的方式是注浆管直接连接在土仓壁的预留注浆口处，向土仓内注入衡盾泥，并对土仓内渣土置换然后直至掌子面形成完成的泥膜，该种施工方式在具体操作过程中，需要先采用加固浆液将土仓内渣土完全置换，然后才能溢出刀盘外进行掌子面的加固，该方式存在注入材料成本较高，并且方量较大、施工进度慢，土仓加固效果差，置换渣土清理难等多重困难，刀盘被泥膜粘住，不利于后续恢复施工等问题，还会连锁出现施工期间工期、安全、经济不可控，对此需要研究一种加固方法能够保证盾构开仓前地层加固的简便性及安全性。

发明内容

本发明根据现有技术的不足，提供一种盾构刀盘掌子面加固方法及用于该方法的注浆加固装置，该加固方法通过可伸缩调整的注浆装置，将注浆头伸入土仓内，采用高压喷浆的方式直接向掌子面注浆加固，可以缩短地层加固时间，提高地层加固效率，降低施工难度及作业量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种盾构刀盘掌子面加固方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)配备注浆用新型厚浆，新型厚浆是由以下重量份的材料配制而成：

830～850份砂，360～380份粉煤灰，90～110份膨润土，120～140份石灰， 310～330份水，2～5份改性添加剂；其中，所述改性添加剂包括触变剂、减水剂、膨胀剂中的任意一种或几种；目的是使得砂浆性能能够更好的匹配当前地质特性，保证加固质量；

(2)待盾构机停机到位后，按照盾构开仓施工流程，做好盾尾体位置及盾尾后方的密封处理阻断盾体及盾尾渗水，并静置24h后，通过盾体径向孔和管片注浆孔进行效果检查，确保没有地下水汇入的情况下，利用盾构机的空气压缩系统向土仓内加气，气压值根据土压传感器的参数进行调整，保证在理论土压值的±0.1bar范围内；

(3)在土仓内气压值达到要求后，利用盾构机的螺旋输送机系统将土仓的渣土排放至土仓九点半位置；选择盾构机土仓九点半以上区域的土仓壁预留球阀作为注浆点，注浆点位设有3～5个，注浆顺序由上至下，左右对称；