Earth pressure balance shield air-entrapping drainage tunneling construction method

技术领域

本发明涉及盾构掘进施工技术领域，具体涉及一种土压平衡盾构加气排水掘进施工方法。

背景技术

盾构法隧道的基本原理在初步或最终隧道衬砌建成前，主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，这个钢质组件被简称为盾构。盾构另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵，土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构推进时，其前端刀盘旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土舱。当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土压、水压基本平衡，使得掘削面与盾构面处于平衡状态(即稳定状态)。针对现有技术存在以下问题：

1、盾构机在进行施工的过程中，由于一些地层内部的地下水含量丰富，从而容易导致出现管涌的情况，同时容易出现地面塌陷的情况；

2、盾构机在进行施工的过程中，不便于将土仓中的渣土进行排出，同时不能使土仓内部的压力保持平衡。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种土压平衡盾构加气排水掘进施工方法，包括以下步骤：

步骤一：盾构机施工前准备。

步骤二：盾构机掘进施工。

步骤三：空气压舱安装。

步骤四：管片拼装施工。

步骤五：注浆。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤一中盾构机施工前准备包括对隧道地质条件、埋深、地表环境、盾构姿态和施工姿态，通过对地面变形的测量数据，并对储水结构物的具体位置进行探明，计算储水结构物与盾构机施工路程之间的相对关系，对盾构机的施工参数进行调整。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤二中盾构机掘进施工通过对盾构的推进速度、盾构姿态、刀盘油压、转速以及进土速率等是否在施工参数范围内，并对超出施工参数范围内的异常情况进行记录，并进行及时上报，盾构机在掘进施工过程中通过传感器对隧道中的水压进行实时监测，及时预警管涌的出现。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤三中空气压舱安装将空气压舱安装到盾构机内部的土仓，通过压缩空气调节器调节空气压舱内的空气，使其不断的向土仓内部输入空气，促使土仓通过出渣口进行出渣，通过螺旋输送机对渣土进行输送，在土仓不断进行输送时，往土仓内添加泥浆、水和泡沫剂，使盾构机上的刀盘旋转搅拌切入的土体，使土仓内的渣土具有良好的流动性和止水性，使土仓内的土质保持塑流状态，使土仓内部的压力保持平衡。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤四中管片拼装施工通过对盾构姿态进行人工测量，对管片的位置每天进行人工测量。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤五中注浆包括以下步骤：

A：制备膨润浆液；

B：注入膨润浆液；

C：清洗输送机。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述制备膨润浆液包括膨润土、细砂、水泥、碳酸钠、粉煤灰和水搅拌而成，各组分重量比分别为膨润土120-200份、细砂480-600份、水泥380-400份、碳酸钠40-60份、粉煤灰260-300份和水380-400份。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述注入膨润浆液通过注浆系统将膨润浆液注入到管片的外壁，使膨润浆液与管片之间形成止水环，通过注入到膨润浆液对盾构机四周的土体进行改良。

由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

1、本发明提供一种土压平衡盾构加气排水掘进施工方法，通过盾构机在掘进施工的过程中，通过盾构机推进与注浆同步进行，避免对地面造成形变，注入膨润浆液通过注浆系统将膨润浆液注入到管片的外壁，使膨润浆液与管片之间形成止水环，能够避免地层内造成喷涌的现象，在掘进过程中，通过施工人员对掘进过程中出现的管片裂缝和其它破损，要及时观察、记录，使施工人员对盾构机操作手进行提醒注意，避免对此处的管片造成损坏从而影响到防水效果，能够使盾构隧道的质量得到提升，使施工质量能够得到保证。

2、本发明提供一种土压平衡盾构加气排水掘进施工方法，通过在盾构机掘进施工中对盾构的推进速度、盾构姿态、刀盘油压、转速以及进土速率等进行记录，与施工参数范围进行比对，从而对超出施工参数范围内的异常情况进行记录，并进行及时上报，能够减少事故发生的概率，通过盾构机在掘进施工过程中通过传感器对隧道中的水压进行实时监测，及时预警管涌的出现，通过压缩空气调节器调节空气压舱内的空气，使其不断的向土仓内部输入空气，促使土仓通过出渣口进行出渣，通过螺旋输送机对渣土进行输送，并且由于往土仓内部添加泥浆、水和泡沫剂，能够使土仓内部的渣土便于流动，从而使土仓的内部保持平衡。