一种富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法技术

一种富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，包括步骤一、通过盾构机背板上的球阀向开挖仓内注入惰性浆液用以对刀盘前方土体进行保压；步骤二、在刀盘前方一定距离处打设若干排钢管孔，并使钢管孔的长度深至盾构机底部下方，钢管孔内套设钢管，在钢管内依次套设PVC管和玻璃纤维筋，并在钢管内注入C20混凝土，待混凝土凝固后拔出钢管；步骤三、操作盾构机刀盘左右旋转，若刀盘无法旋转则重复步骤二，直到刀盘能够正常旋转；为恢复正常掘进需要每隔一定时间转动一次刀盘，使刀盘切削地层。本发明专利技术克服现有技术的不足，盾构推进过程中能够在富水砂卵石地层中快速脱困，具有程序化操作、工艺针对性强、参数合理、高效快捷、安全可靠的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及盾构法隧道工程施工
，尤其涉及一种土压平衡盾构机刀盘卡死快速脱困的施工方法。
技术介绍
现有土压平衡盾构在卵砾石地层推进过程中，由于现有地层土体自立性较差、卵石含量增多、细沙含量减少、水压很大、地层挠动厉害，该种情况下很容易出现刀盘卡死的现象。处理上述问题通常的做法有极限扭矩脱困、局部解冻脱困、打素混凝土开仓清理渣土脱困等。在实际施工中，极限扭矩脱困成功率低且存在损坏设备的风险；局部解冻脱困耗时长且有局部融沉现象发生；打混凝土桩开仓清理渣土脱困只能进行局部减荷，减荷效果与刀盘开口率、盾构机直径密切相关，其耗时较多且脱困成功率低，而且地层扰动厉害导致旋挖钻难以成孔。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决盾构机在富水砂卵石地层推进过程中脱困做法所存在的成功率低、耗时长、设备损伤风险大的技术问题，本专利技术将6.5m直径盾构机作为参考对象，提供了一种富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，包括如下步骤：步骤一、通过盾构机背板上的球阀向开挖仓内注入惰性浆液，对刀盘前方土体进行保压处理；步骤二、在刀盘前方一定距离处打入钢管孔，并使钢管孔深度深至盾构机底部下方，然后在钢管孔内套设钢管，在钢管内依次套设PVC管和玻璃纤维筋，并在钢管内注入C20混凝土，待混凝土凝固后拔出钢管；步骤三、操作盾构机刀盘左右旋转，若刀盘无法旋转则在刀盘前方一定距离内重复步骤二，直到刀盘能够旋转；为防止刀盘再次卡死，在恢复正式掘进前需要每隔一定时间转动一次刀盘，保证刀盘正常切削。优选的是，步骤一中，还包括在地面利用破碎机进行地面破除和地面整理。优选的是，步骤一和步骤二之间还包括：在盾构机旁打设降水井，并使降水井深度深于盾构机底部，以把水位降到盾构机以下。优选的是，在盾构机前后左右处分别打设一个降水井，所述降水井的深度低于盾构机底部2m以下。优选的是，步骤二中，所述位于钢管孔刀盘前方150mm处，所述钢管孔的孔径为150mm，相邻两个钢管孔的间距为300mm，钢管孔的深度深至盾构机底部下方2m以下。优选的是，步骤三中，每隔半个小时转一次刀盘120，以1-1.2rpm的速度、3000～3500KNm的扭矩转动刀盘，在12000～16000KN的推力状态下切削地层，针对其他规格的盾构机上述操作参数进行相应的调整。当刀盘掘进前方卵石致密度较高时，提供另一种富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，包括如下步骤：步骤一、开启盾构机背板上的球阀向开挖仓内注入惰性浆液，对刀盘前方土体进行保压处理；步骤二、在刀盘前方一定距离打入钢管孔，并使钢管孔的深度深至盾构机底部下方，钢管孔内套设钢管；步骤三、操作盾构机刀盘左右旋转，若刀盘无法旋转则在刀盘前方一定距离内重复步骤二，直到刀盘能够正常旋转；然后拔出下的钢管，并每隔一定时间转动一次刀盘，保证刀盘正常切削。优选的是，步骤一中，还包括在地面利用破碎机进行地面破除和地面整理。优选的是，步骤一和步骤二之间还包括：在盾构机前后左右处分别打设一个降水井，所述降水井的深度低于盾构机底部2m。优选的是，步骤三中，每隔半个小时转一次刀盘120，以1-1.2rpm的速度、3000～3500KNm的扭矩转动刀盘，在12000～16000KN的推力状态下切削地层，针对其他规格的盾构机上述操作参数进行相应的调整。本专利技术的有益效果体现在以下方面：本专利技术提供的方法克服了现有技术的不足，盾构推进过程中能够在富水砂卵石地层中快速脱困，具有程序化操作、工艺针对性强、参数合理、高效快捷、安全可靠的特点。附图说明图1为本专利技术所述的富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法流程图。图2另一实施例中的富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法流程图。图3为本专利技术所述的盾构机开挖仓注浆孔位置示意图。图4为本专利技术所述的降水井纵向示意图。图5为本专利技术所述的降水井横向示意图。图6为本专利技术所述的钢管桩加PVC管和玻璃纤维筋纵向示意图。图7为本专利技术所述的钢管桩加PVC管和玻璃纤维筋横向示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术为了解决盾构机在富水砂卵石地层推进过程中脱困做法所存在的成功率低、耗时长、设备损伤风险大的技术问题，提供了一种盾构机在富水砂卵石地层中快速脱困的施工方法，利用打设降水井把水位降到盾构机以下，利用锚杆钻机在刀盘前方打一排钢管桩使土体松散稳定，并且利用钢管桩的自身结构特点和往开挖仓里注入惰性浆液保压，使刀盘转起来或者利用钢管桩成孔并且在钢管中加入PVC管再在其中加入玻璃纤维筋并且浇筑C20的混凝土使其稳定，避免再次塌方，使刀盘转起来。如图1所示，具体步骤如下：步骤一S210、开挖仓保压与地面清除如图3所示，在盾构机110的背板上设置有球阀111，利用注浆泵通过球阀111往开挖仓内打入高浓度的惰性浆液，对刀盘前方土体进行保压处理；同时，在地面利用破碎机进行地面破除和地面整理。步骤二S220、开挖降水井如图4、图5所示，根据测量里程与埋深情况，用800mm的旋挖钻机在盾构机110前后左右共打设4个降水井130，所述降水井130的井口口径为300-325mm，降水井130的深度应低于盾构机底部2m以上，即井底位于盾构机110底部下方2m以上的位置。通过打设降水井130把水位降到盾构机110刀盘底端以下。步骤三S230、铺设钢管桩如图6、图7所示，根据测量里程与埋深情况，使用KR909-1锚杆钻机在刀盘120前150mm处打设一排Φ150mm的钢管孔，各钢管孔间的距离是300mm，钢管孔深至盾构机底部2米。使用锚杆钻机在钢管孔内分别套设钢管141，在钢管141内套设PVC管142，在PVC管142内套设玻璃纤维筋143。作为一种优选的，在安装好的PVC管142内套设有3根玻璃纤维筋143。完成打设钢管桩后，在钢管141内注入C20的混凝土，待混凝土凝固后拔出钢管141。锚杆钻机钻孔时需要注意：开孔时应吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证钻孔的垂直度。成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。钻孔深度到达设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10，孔底沉淤厚度应小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。钢管141安放过程中需要注意：下放钢管前，为降低钢管孔内水位需要采用井管施工工艺，安放井管时需要对井管滤水管逐根丈量、记录，同时为保证井管底部密封性需要封堵沉淀管底部。井管施工完成后开始安置钢管141，下管时为保证滤水管居中，在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器(找正器)，上下部位扶正器铁环应二分之一的方式错开布置。泵送C20混凝土过程中需要注意：注入C20的混凝土前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～0.50m，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调到1.05，然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入滤料，并随填随测填滤料的高度。直至滤料下入预定位置为止，填滤料时，根据孔口返水情况调整泵量。步骤四S240、恢复掘进左右旋转刀盘12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、通过盾构机背板上的球阀向开挖仓内注入惰性浆液，以对刀盘前方土体进行保压处理；步骤二、在刀盘前方打若干排钢管孔，并使钢管孔的深度至盾构机底部下方，钢管孔内套设钢管，在钢管内依次套设PVC管和玻璃纤维筋，并在钢管内注入C20混凝土，待混凝土凝固后拔出钢管；步骤三、操作盾构机刀盘左右旋转，若刀盘无法旋转则重复步骤二，直到刀盘能够旋转；然后每隔一定时间转动一次刀盘，使刀盘切削地层。

【技术特征摘要】
1.一种富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、通过盾构机背板上的球阀向开挖仓内注入惰性浆液，以对刀盘前方土体进行保压处理；步骤二、在刀盘前方打若干排钢管孔，并使钢管孔的深度至盾构机底部下方，钢管孔内套设钢管，在钢管内依次套设PVC管和玻璃纤维筋，并在钢管内注入C20混凝土，待混凝土凝固后拔出钢管；步骤三、操作盾构机刀盘左右旋转，若刀盘无法旋转则重复步骤二，直到刀盘能够旋转；然后每隔一定时间转动一次刀盘，使刀盘切削地层。2.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，其特征在于，步骤一中，还包括在地面利用破碎机进行地面破除和地面整理。3.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，其特征在于，步骤一和步骤二之间还包括：在盾构机旁打设降水井，并使降水井深度深于盾构机底部，以把水位降到盾构机以下。4.根据权利要求3所述的富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，其特征在于，在盾构机前后左右处分别打设一个降水井，所述降水井的深度低于盾构机底部2m。5.根据权利要求4所述的富水砂卵石地层中盾构机刀盘卡死脱困方法，其特征在于，步骤二中，所述位于钢管孔刀盘前方150mm处，所述钢管孔的孔径为150mm，相邻两个钢管孔的间距为300mm，钢管孔的深度为至盾构机底部下方2米。6.根据权利要求1所述的富水砂卵石地层中盾构机刀盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明金，赵合全，庄绪良，李茂松，董伯让，吴遁，
申请(专利权)人：中铁十四局集团隧道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37