砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法技术

本发明专利技术公开了一种砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法，其针对特定状况下的砂卵石地层结构，在矩形盾构顶掘机掘进及混凝土管节顶进时，通过制备的触变泥浆向其周围的土体进行注浆，将混凝土管节外壁与土体之间的干摩擦变为湿摩擦，有效减少顶进过程中的摩阻力，同时，注入的触变泥浆还能起到填充地层空隙的作用，通过填补顶进过程中混凝土管节与周围土体之间产生的空隙，减小地层变形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑施工
，特别涉及一种砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法。
技术介绍
砂卵石地层矩形盾构顶掘施工过程中，由于该地层具有卵石粒径大、含量高、土体内摩擦角大等特点，需要采取措施减小顶进过程中的摩阻力，以降低顶掘施工过程中的顶推力。以成都市四川大学地下停车场下穿人民南路矩形盾构顶掘人行通道工程为依托，成都市四川大学地下停车场下穿人民南路矩形盾构顶掘人行通道主要从卵石层中穿过，成都市人民南路三段砂卵石地层卵石含量高、土体摩阻力大，需要采取有效的减摩措施，以保证施工的正常进行。因此针对该砂卵石地层，在混凝土管节顶进过程中进行有效的减摩，对于整个通道的施工是至关重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效降低顶掘施工过程中顶推力的砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法，其特征在于：包括以下步骤：a）、对于砂卵石地层土体的分析，所述砂卵石地层包括卵石层和砂土层，所述卵石层的土体中，稍密卵石层的卵石含量为55%～60%，粒径为3mm～5mm，中密卵石层的卵石含量为60%～70%，粒径为4mm～5mm，密实卵石层的卵石含量大于70%，粒径为5mm～8mm；所述砂土层的土体中，细砂层的层厚为1.5m～2.7m，中砂层的层厚为0.8m～1.1m，所述细砂层和中砂层均由长石、石英及砂岩的硬质颗粒组成；b）、针对上述砂卵石地层的特有组成结构，制备触变泥浆，所述触变泥浆由钠基膨润土、纯碱、CMC、泥浆稳定剂以及水组成，其中钠基膨润土的质量百分比为9.5%～10.5%，纯碱的质量百分比为0.5%～0.7%，CMC的质量百分比为0.18%～0.28%，泥浆稳定剂的体积百分比为0.02%～0.06%，其余为水；c）、在矩形盾构顶掘机掘进以及混凝土管节被顶进时均通过上述制备的触变泥浆进行注浆，注浆的范围包括盾构顶掘机自身及其后方的所有混凝土管节，盾构顶掘机沿盾体周圈全部进行注浆，后方混凝土管节与周围土体之间同样进行注浆，注浆顺序是从盾构顶掘机自身开始依次往后，直到所有混凝土管节全部注完。本专利技术所述的砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法，其在所述步骤c）中，通过顶推油缸将放置于始发架上的混凝土管节顶入地层中，在所述混凝土管节上、沿其径向设置有多个减磨注浆孔，所述多个减磨注浆孔沿混凝土管节周向按一定间距分布，所述减磨注浆孔贯穿混凝土管节的内、外侧环面，在所述混凝土管节被顶入时，通过混凝土管节上预设的与减磨注浆孔连接的管路，将上述制备的触变泥浆注入到混凝土管节外周的土体内。本专利技术所述的砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法，其在所述混凝土管节外表面涂抹有石蜡，所述触变泥浆、触变泥浆进入地层后形成的泥浆套以及混凝土管节上的石蜡共同构成混凝土管节被顶推油缸顶进时的砂卵石地层矩形盾构顶掘减磨体系。本专利技术所述的砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法，其在新的混凝土管节拼装完成之后掘进开始之前需要整体进行1次注浆，在掘进过程中再进行2至3次注浆，每节混凝土管节每次注浆时间为18s～22s左右，理论注浆量为0.06方，注浆压力值为地层压力的1.3至1.4倍。本专利技术针对特定状况下的砂卵石地层结构，在矩形盾构顶掘机掘进及混凝土管节顶进时，通过制备的触变泥浆向其周围的土体进行注浆，将混凝土管节外壁与土体之间的干摩擦变为湿摩擦，有效减少顶进过程中的摩阻力，同时，注入的触变泥浆还能起到填充地层空隙的作用，通过填补顶进过程中混凝土管节与周围土体之间产生的空隙，减小地层变形。本专利技术的有益效果是：1、降低了顶掘施工过程中的顶推力，避免后靠墙承载过大的反力而影响结构的可靠性和稳定性。2、填充混凝土管节与土体之间的空隙，在混凝土管节外周形成泥浆套支撑起隧洞，从而减小地面沉降的可能。3、减小混凝土管节与土体之间的剪切摩擦力，从而减缓土体水平运动，避免产生背土效应。4、砂卵石土体孔隙率大、渗透性强，通过混凝土管节外周形成的泥浆套，减缓触变泥浆在砂卵石地层中的渗透，取得理想的减摩效果。具体实施方式下面对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例：一种砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法，包括以下步骤：a）、对于砂卵石地层土体的分析，所述砂卵石地层包括卵石层和砂土层，所述卵石层的土体中，稍密卵石层的卵石含量为55%～60%，粒径为3mm～5mm，天然重度γ为20.5kN/m3，变形模量Eo为20～26Mpa，内摩擦角Φ为30°～37°，承载力特征值fak为300-350kPa；中密卵石层的卵石含量为60%～70%，粒径为4mm～5mm，天然重度γ为21.0kN/m3，变形模量Eo为30～36Mpa，内摩擦角Φ为40°～45°，承载力特征值fak为500～560kPa；密实卵石层的卵石含量大于70%，粒径为5mm～8mm，天然重度γ为22.0kN/m3，变形模量Eo为42～50Mpa，内摩擦角Φ为42°～47°，承载力特征值fak为800～880kPa；所述砂土层的土体中，细砂层的层厚为1.5m～2.7m，天然重度γ为18.5kN/m3，变形模量Eo为6～9Mpa，内摩擦角Φ为18°～23°，承载力特征值fak为90～100kPa；中砂层的层厚为0.8m～1.1m，天然重度γ为19.0kN/m3，变形模量Eo为7～10Mpa，内摩擦角Φ为19°～24°，承载力特征值fak为110～120kPa，所述细砂层和中砂层均由长石、石英及砂岩的硬质颗粒组成。通过土体分析数据可知，矩形盾构顶掘穿越的砂卵石地层内摩擦角较大、卵石含量高，顶掘过程中需要克服的摩阻力较大，整体减摩难度大，而且本工程采用超大圆角矩形断面整体混凝土管节，施工过程中对减摩效果要求较高，另外，由于上述土层结构特性，减摩触变泥浆在砂卵石地层中流失较快，施工过程中采用的触变泥浆、注浆量以及注浆频率、注浆压力等与其他地层会有明显差别。因此针对该砂卵石地层制备适用于砂卵石地层矩形盾构顶掘减摩触变泥浆及注浆的控制对于整个通道的施工是至关重要的。b）、针对上述砂卵石地层的特有组成结构，制备触变泥浆，所述触变泥浆由钠基膨润土、纯碱、CMC、泥浆稳定剂以及水组成，其中钠基膨润土的质量百分比为9.5%～10.5%，纯碱的质量百分比为0.5%～0.7%，CMC的质量百分比为0.18%～0.28%，泥浆稳定剂的体积百分比为0.02%～0.06%，其余为水，制备的触变泥浆密度为1.0～1.05g/cm3，触变泥浆的漏斗黏度为41～45Pa.s。在本实施例中，所述钠基膨润土的质量百分比为10%，纯碱的质量百分比为0.6%，CMC的质量百分比为0.25%，泥浆稳定剂的体积百分比为0.04%，其余为水，其密度为1.03g/cm3，漏斗黏度为42Pa.s。由于砂卵石地层具有密实度高、自稳性差、大粒径漂石含量大、渗透性强以及卵石强度高、内摩擦角大等特点。要求注入减摩触变泥浆具有良好的流动性，迅速填充空隙之后能够在较短的时间内形成完整的本文档来自技高网...

【技术保护点】
砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法，其特征在于：包括以下步骤：a）、对于砂卵石地层土体的分析，所述砂卵石地层包括卵石层和砂土层，所述卵石层的土体中，稍密卵石层的卵石含量为55%～60%，粒径为3 mm～5mm，中密卵石层的卵石含量为60%～70%，粒径为4 mm～5mm，密实卵石层的卵石含量大于70%，粒径为5 mm～8mm；所述砂土层的土体中，细砂层的层厚为1.5m～2.7m，中砂层的层厚为0.8m～1.1m，所述细砂层和中砂层均由长石、石英及砂岩的硬质颗粒组成；b）、针对上述砂卵石地层的特有组成结构，制备触变泥浆，所述触变泥浆由钠基膨润土、纯碱、CMC、泥浆稳定剂以及水组成，其中钠基膨润土的质量百分比为9.5%～10.5%，纯碱的质量百分比为0.5%～0.7%，CMC的质量百分比为0.18%～0.28%，泥浆稳定剂的体积百分比为0.02%～0.06%，其余为水；c）、在矩形盾构顶掘机掘进以及混凝土管节被顶进时均通过上述制备的触变泥浆进行注浆，注浆的范围包括盾构顶掘机自身及其后方的所有混凝土管节，盾构顶掘机沿盾体周圈全部进行注浆，后方混凝土管节与周围土体之间同样进行注浆，注浆顺序是从盾构顶掘机自身开始依次往后，直到所有混凝土管节全部注完。...

【技术特征摘要】
1.砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法，其特征在于：包括以下步骤：a）、对于砂卵石地层土体的分析，所述砂卵石地层包括卵石层和砂土层，所述卵石层的土体中，稍密卵石层的卵石含量为55%～60%，粒径为3mm～5mm，中密卵石层的卵石含量为60%～70%，粒径为4mm～5mm，密实卵石层的卵石含量大于70%，粒径为5mm～8mm；所述砂土层的土体中，细砂层的层厚为1.5m～2.7m，中砂层的层厚为0.8m～1.1m，所述细砂层和中砂层均由长石、石英及砂岩的硬质颗粒组成；b）、针对上述砂卵石地层的特有组成结构，制备触变泥浆，所述触变泥浆由钠基膨润土、纯碱、CMC、泥浆稳定剂以及水组成，其中钠基膨润土的质量百分比为9.5%～10.5%，纯碱的质量百分比为0.5%～0.7%，CMC的质量百分比为0.18%～0.28%，泥浆稳定剂的体积百分比为0.02%～0.06%，其余为水；c）、在矩形盾构顶掘机掘进以及混凝土管节被顶进时均通过上述制备的触变泥浆进行注浆，注浆的范围包括盾构顶掘机自身及其后方的所有混凝土管节，盾构顶掘机沿盾体周圈全部进行注浆，后方混凝土管节与周围土体之间同样进行注浆，注浆顺序是从...

【专利技术属性】
技术研发人员：高进，王翔，章凡，邓江云，汪洋，王人生，刘民海，杨武，邓忠伟，
申请(专利权)人：成都建工路桥建设有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51