专利名称：一种防止砂卵石层垮塌的施工方法
技术领域：
本发明涉及一种在隧道工程施工中，防止砂卵石层垮塌的工艺。
背景技术：
目前，在采用盾构法穿越隧道工程施工中，盾构机在掘进卵石层过程中，遇地质条件复杂、地下水压大且渗透性强、卵石含量高、粒径大且不等情况，使盾构机掘进难以进行，最终造成盾构机掘进面的卵石层塌方，易造成掘进面失稳而垮塌、盾构刀盘内被卵石堵塞，刀盘不能转动和掘进。又因地层渗水漏气严重，气压舱气压压力不能建立，在江底卵石层气密性较差，盾构机掘进时，泥水压力大于刀盘前土压0.2bar，操作人员无法进入刀盘内实施清除工作，给施工造成极大危害和风险。
发明内容
本发明的目的就是提供一种在卵石层盾构掘进施工中防止砂卵石层垮塌的工艺，以增强地层气密性和稳定性，起到防漏气与防塌目的。
本发明的目的是由以下技术方案实现的这种泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，其改进之处在于包括以下工序(1)关闭所有管道阀门；(2)停止转动盾构机刀盘；(3)配制改性泥浆；(4)使用盾构机拖车注浆设备泵压注改性泥浆；(5)控制注浆压力、注浆量；(6)浆液凝结；(7)注浆效果气密检测。
上述泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，所述的(3)配制改性泥浆工序中，改性泥浆采用以下组份组成水960kg/m3、澎润土75-85kg/m3、水泥115-125kg/m3、羟乙基纤维素4-6kg/m3、锯末3-6％水泥用量、水泥添加剂4-5kg/m3。
上述泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，所述的(5)注浆压力、注浆量控制工序中，最大注浆压力应控制在6bar以下。
上述泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，所述的(5)注浆压力、注浆量控制工序中，注浆量按以下方法控制，即V＝V1+V2+V3，其中V----总注浆量，单位m3；V1----地层空隙率f×注浆改良体积m3；V2----机体外部掘进空隙体积m3；V3----刀盘空隙体积m3；f----地层空隙率5-10％。
上述泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，所述的(6)浆液凝结工序中，凝结时间不少于24小时。
上述泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，所述的(7)注浆效果气密检测工序中，进行气压平衡试验时，由低到高逐步进行，每0.5bar为一个测试段，每一个阶段必须停留3小时，观察掘进泥水压力与泥水液位平衡情况，一直将测试压力提高到3.0bar；当检测压力控制在比地下水压力高0.2-0.5bar，时间不少于1.5-3.0小时，泥水平衡液位处于相对稳定状态时，才能进行压气排水试验，当液位下降为零时，检测气压稳定和液位变化情况，液位无上升时，进行清理破碎工作。
这种泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，通过向地层砂卵石层区压注改性泥浆，使其形成具有一定胶结力和气密性较强的支护层，渗透层厚度控制在大于2m的范围。由于在泥浆中掺有多种添加剂，加强了泥浆的粘结力，充填地层间的空隙时，恢复了地层间原来的应力状态，防止进一步坍塌，同时减小地层的透水透气性，增强地层的气密性，最终解决了卵石层防水堵漏、垮塌的技术难题。经检测掘进面所注入改性泥浆，在未初凝时具有良好的流动性与抗水性，经48小时初凝具一定粘结、不流淌、卵石层被粘连在一起未发现滑移；7天后检测，具有较强的固结力但不完全凝结，还保持有一定的柔软性，在盾构机掘进时，推力未发生明显增加，起到了良好的防水堵漏和防止坍塌的效果。
图1为本发明的注浆压力控制图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明注浆前关闭所有气管、进排浆管道和水管等阀门，停止转动盾构机刀盘，以减少对地层的扰动。
为了在较短的时间内获得有效配方，采取优化组合的方法配置改性泥浆，通过初凝观测和性能检测，从中获取三组有效配方，如下表所示优化配比一
优化配比二
优化后的最佳配比
在注浆过程中应时刻注意刀盘掘进面注浆时的注浆压力P的变化，与停止注浆时掘进面压力变化，保持注浆压力P稳定上升，防止在注浆过程中由于泥浆渗透变化造成注浆压力P出现波动(如图1所示)。当注浆压力P上升较快时应减少注浆量Q，注入的浆液在较低的压力下较稳定地渗透和扩散。根据实际测量地下泥水压力2.61bar，环片设计抗压强度C50，推进油缸压力240bar，铰接控向油缸压力420bar，掘进面土层厚度15m，掘进面最大注浆压力P应控制在≤6bar以下。
注浆量按以下方法控制V＝V1+V2+V3V----总注浆量，单位m3；V1----地层空隙率f×注浆改良体积m3；V2----机体外部掘进空隙体积m3；V3----刀盘空隙体积m3；f----地层空隙率5-10％。
注浆结束之后，必须停留24小时，让浆液凝结，方可进行气压平衡试验。
在注浆效果气密检测工序中，进行气压平衡试验时，由低到高逐步进行，每0.5bar为一个测试段，每一个阶段必须停留3小时，观察掘进泥水压力与泥水液位平衡情况，一直将测试压力提高到3.0bar。当检测压力控制在比地下水压力高0.2-0.5bar，时间不少于1.5-3.0小时，泥水平衡液位处于相对稳定状态时，才能进行压气排水试验。当液位下降为零时，检测气压稳定和液位变化情况，液位无上升时，人员才能在加压状态下进入压力舱，组织人员在压力状态下进行清理破碎舱，完成清理后再进行掘进。
权利要求
1.一种防止砂卵石层垮塌的施工方法，其特征在于包括以下工序(1)关闭所有管道阀门；(2)停止转动盾构机刀盘；(3)配制改性泥浆；(4)使用盾构机拖车注浆设备泵压注改性泥浆；(5)控制注浆压力、注浆量；(6)浆液凝结；(7)注浆效果气密检测。
2.根据权利要求1所述的一种防止砂卵石层垮塌的施工方法，其特征在于所述的(3)配制改性泥浆工序中，改性泥浆采用以下组份组成水960kg/m3、澎润土75-85kg/m3、水泥115-125kg/m3、羟乙基纤维素4-6kg/m3、锯末3-6％水泥用量、水泥添加剂4-5kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种防止砂卵石层垮塌的施工方法，其特征在于所述的(5)注浆压力、注浆量控制工序中，最大注浆压力应控制在6bar以下。
4.根据权利要求1所述的一种防止砂卵石层垮塌的施工方法，其特征在于所述的(5)注浆压力、注浆量控制工序中，注浆量按以下方法控制，即V＝V1+V2+V3，其中V----总注浆量，单位m3；V1----地层空隙率f×注浆改良体积m3；V2----机体外部掘进空隙体积m3；V3----刀盘空隙体积m3；f----地层空隙率5-10％。
5.根据权利要求1所述的一种防止砂卵石层垮塌的施工方法，其特征在于所述的(6)浆液凝结工序中，凝结时间不少于24小时。
6.根据权利要求1所述的一种防止砂卵石层垮塌的施工方法，其特征在于所述的(7)注浆效果气密检测工序中，进行气压平衡试验时，由低到高逐步进行，每0.5bar为一个测试段，每一个阶段必须停留3小时，观察掘进泥水压力与泥水液位平衡情况，一直将测试压力提高到3.0bar；当检测压力控制在比地下水压力高0.2-0.5bar，时间不少于1.5-3.0小时，泥水平衡液位处于相对稳定状态时，才能进行压气排水试验，当液位下降为零时，检测气压稳定和液位变化情况，液位无上升时，进行清理破碎工作。
全文摘要
本发明涉及一种在隧道工程施工中，防止砂卵石层垮塌的工艺。这种泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，其改进之处在于包括以下工序(1)关闭所有管道阀门；(2)停止转动盾构机刀盘；(3)配制改性泥浆；(4)使用盾构机拖车注浆设备泵压注改性泥浆；(5)控制注浆压力、注浆量；(6)浆液凝结；(7)注浆效果气密检测。这种泥水气压平衡式盾构施工卵石层防水堵漏垮塌治理方法，通过向地层砂卵石层区压注改性泥浆，使其形成具有一定胶结力和气密性较强的支护层，渗透层厚度控制在大于2m的范围，起到了良好的防水堵漏和防止坍塌的效果。
文档编号E21D11/10GK1869404SQ20051007105
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月24日 优先权日2005年5月24日
发明者李胜新, 蔡耀民 申请人:蔡耀民, 李胜新