一种盾构土仓换气施工方法技术

本发明专利技术提供的一种盾构土仓换气施工方法，先将所述盾构机停机保压，使其不再向前掘进，然后加强对已推进的隧道的通风换气，使隧道内的气体质量保持持续正常，再将盾构机和靠近所述盾构机的隧道部分分别与周边土体隔离，避免有毒有害气体进入隧道和所述盾构机的土仓，隔绝有毒有害气体来源，最后排出所述土仓内的有毒有害气体，实现盾构土仓换气施工。采用所述盾构土仓换气施工方法，能够将盾构机掘进所处位置地层中有毒有害气体分别与隧道和盾构机的土仓隔离，同时将盾构土仓内有毒有害气体置换，保持了土仓内良好的空气质量，满足作业人员能进行带压作业，达到在有毒有害气体区域内进仓作业的目的，同时确保进仓人员安全及周边环境安全。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构土仓换气施工方法
本专利技术涉及地下隧道施工领域，特别是一种盾构土仓换气施工方法。
技术介绍
在采用盾构法挖掘地下隧道的过程中，由盾构机前方的刀盘切割土体、盾构机的盾体推进、盾构机的盾尾铺设支撑性管片并喷浆，实现隧道的贯通和隧道之“盾”的搭建。但在盾构机推进过程中，可能会推进到具有大量有毒有害气体的区域，如区域的土体中富含甲烷、一氧化碳和硫化氢等，这些有毒有害气体会对正在盾构机中施工的人员的生命造成威胁，若此时盾构机因刀盘生钝而很难再前进，则需要进行进仓更换刀盘，由于盾构机处于富含大量有毒有害气体的区域，而在有毒有害气体环境下进仓作业是一种技术难度极高，安全风险极大的一项作业，一般采用增大通风措施进行处理，但这种方式只能针对于隧道内换气，且效率很低，需要很长的时间，且无法对土仓里的有毒有害气体进行置换，难以保证盾构机土仓内作业安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术在采用盾构法挖掘地下隧道的过程中遇到需要在有毒有害气体区域进仓更换刀盘上的刀具时，难以保证盾构机土仓内作业安全的问题，提供一种盾构土仓换气施工方法，该方法能够将盾构掘进所处位置地层中有毒有害气体隔离，同时将盾构土仓内有毒有害气体置换，保持了土仓内良好的空气质量，满足作业人员能进行带压作业，达到有毒有害气体环境下进仓作业目的，同时确保进仓人员安全及周边环境安全。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种盾构土仓换气施工方法，包括以下步骤：步骤一：停止盾构机的掘进，并对所述盾构机保压；步骤二：将所述盾构机与其周边的土体隔离；步骤三：对所述盾构机的土仓持续通风换气，并将所述土仓内的渣土排出，并对所述土仓排出的气体和渣土分别进行安全性检测；步骤四：当所述土仓排出的气体和渣土中有毒有害气体的含量皆符合安全指数时，完成盾构土仓换气的施工；其中，还包含对所述盾构机已推进的隧道增加换气量。在有毒有害气体环境下进仓作业是一种技术难度极高，安全风险极大的一项作业，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仓。当土体充满土仓时，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，采用所述步骤一，将盾构机停机，并保证盾构机的水压和土压基本平衡，使所述盾构机保持正常停机状态，便于后续步骤的施行；采用所述步骤二，将所述盾构机与其周边土体隔离开，避免了周边所述土体渗透有毒有害气体进入隧道内和土仓内；采用所述步骤三，将所述土仓内的有毒有害气体和所述土仓内渣土附带的有毒有害气体皆排出去，使操作人员能够安全进入所述土仓，并能够安全地在所述土仓内更换刀具，持续对所述土仓气体排出，同时持续对所述土仓内的渣土进行排出，然后持续对土仓排出的气体和渣土进行安全性检测，如：检测有毒有害气体含量；采用所述步骤四，判断从土仓排出的土块或者气体的安全质量，进而判断所述土仓仓内气体质量，当皆符合安全指标时，可进入土仓内，更换刀具，同时，在所述步骤一至步骤四整个过程中，因有毒有害气体浓度较高，所以在某一个步骤或者所有步骤的实施中，都需要加强对所述隧道进行通风换气，增加隧道的换气量，降低隧道内有毒有害气体的浓度，使隧道内的空气持续保证在安全标准内，以便于工作人员进入隧道。采用所述盾构土仓换气施工方法，能够将盾构机掘进所处位置地层中有毒有害气体分别与隧道和盾构机的土仓隔离，同时将盾构土仓内有毒有害气体置换，保持了土仓内良好的空气质量，满足作业人员能进行带压作业，达到在有毒有害气体区域内进仓作业的目的，同时确保进仓人员安全及周边环境安全。优选的，所述步骤二包括以下步骤：地层加固步骤：对所述盾构机的刀盘周边土体及所述盾构机的盾体周边土体进行加固，形成加固层；盾尾注浆步骤：向所述盾构机的盾尾后方的盾构管片与隧道周边土体之间注入膨润土混合液，形成盾尾密封层；泥膜制作步骤：向开挖面注入膨润土混合液，所述开挖面包括掌子面和所述盾构机的两侧侧面，形成泥膜；其中，在执行所述泥膜制作步骤前，先执行所述地层加固步骤。所述步骤二中，所述泥膜制作步骤是在所述地层加固步骤的加固层上施行的，故所述地层加固步骤需要在所述泥膜制作步骤前执行，其他步骤能够更换先后顺序或同时执行，如：先执行所述盾尾注浆步骤，然后执行所述地层加固步骤，再执行所述泥膜制作步骤；或先执行所述地层加固步骤，然后执行所述盾尾注浆步骤，再执行所述泥膜制作步骤。采用所述地层加固步骤能够加固所述盾构机周围的所述土体，同时起止水效果；采用所述盾尾注浆步骤能够避免所述盾尾后部空间与所述盾体形成气体通道；采用所述泥膜制作步骤，在所述盾构机的两侧以及所述刀盘前方形成泥膜，使所述盾构机的周边所述土体无法将有毒有害气体溢出至所述隧道内，使进入所述土仓的通道以及所述土仓内的工作环境得到保障。且在未对盾构机周边地层加固的情况下，所述盾构机周边的土体可能会坍塌，坍塌的土体会影响所述盾构机周边泥膜的成型质量，在执行所述泥膜制作步骤前，先执行所述地层加固步骤，能够避免所述盾构机周边的土体坍塌的情况，进而避免有毒有害气体的隔离效果不好。优选的，所述步骤二的执行顺序为：先执行所述盾尾注浆步骤，然后执行所述地层加固步骤，再执行所述泥膜制作步骤。优先执行所述盾尾注浆步骤，将所述盾尾后方已推进的隧道周边的土体进行止水注浆，保证所述隧道周边所述土体的稳固性，便于对所述盾构机周边的所述土体进行加固。优选的，所述泥膜的厚度为50-100mm。50-100mm厚的所述泥膜能够较好的满足隔离盾构机周边土体内的有毒有害气体的条件，同时节约浇筑泥膜的材料，节约成本。优选的，在所述地层加固步骤、所述盾尾注浆步骤和所述泥膜制作步骤中，注入膨润土混合液时，皆先注入较稀的膨润土混合液，再注入较浓的膨润土混合液。先注入较稀的膨润土混合液，其容易渗入土体缝隙中，然后注入较稠的膨润土混合液，便于成型所述加固层、所述盾尾密封层和所述泥膜，使所述盾构机周边的所述土体加固效果更好，使所述泥膜和所述盾尾密封层隔离所述土体中有毒有害气体的效果更好。优选的，在所述地层加固步骤中，包含两次注入膨润土混合液，其中第一次膨润土浆液配合比按水：膨润土＝1000kg：150kg～1000kg：250kg进行配比，CMC增稠剂浆液配合比按水：CMC＝1000kg：5kg～1000kg：7kg进行配比，然后按照体积比为膨润土浆液：CMC浆液＝6:1～6:2配比膨润土混合液；第二次膨润土浆液配合比按水：膨润土＝1000kg：251kg～1000kg：350kg进行混合，CMC增稠剂浆液配合比按水：CMC＝1000kg：6kg～1000kg：8kg进行配比，然后按照体积比为膨润土浆液：CMC浆液＝6:1～6:2配比膨润土混合液。上述膨润土混合液的配比能够较好的满足地层加固，同时节约材料。优选的，执行所述地层加固步骤前，先使所述刀盘盾构土仓换气施工方法按照0.2-0.8rpm低速转动，并注入刀盘油脂。在注入膨润土混合液前，先保持刀盘低速转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构土仓换气施工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：停止盾构机(5)的掘进，并对所述盾构机(5)保压；/n步骤二：将所述盾构机(5)与其周边的土体隔离；/n步骤三：对所述盾构机(5)的土仓(52)持续通风换气，并将所述土仓(52)内的渣土排出，并对所述土仓(52)排出的气体和渣土分别进行安全性检测；/n步骤四：当所述土仓(52)排出的气体和渣土中有毒有害气体的含量皆符合安全指数时，完成盾构土仓换气的施工；/n其中，还包含对所述盾构机(5)已推进的隧道(1)增加换气量。/n

【技术特征摘要】
1.一种盾构土仓换气施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：停止盾构机(5)的掘进，并对所述盾构机(5)保压；
步骤二：将所述盾构机(5)与其周边的土体隔离；
步骤三：对所述盾构机(5)的土仓(52)持续通风换气，并将所述土仓(52)内的渣土排出，并对所述土仓(52)排出的气体和渣土分别进行安全性检测；
步骤四：当所述土仓(52)排出的气体和渣土中有毒有害气体的含量皆符合安全指数时，完成盾构土仓换气的施工；
其中，还包含对所述盾构机(5)已推进的隧道(1)增加换气量。


2.根据权利要求1所述的盾构土仓换气施工方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：
地层加固步骤：对所述盾构机(5)的刀盘(51)周边土体及所述盾构机(5)的盾体(53)周边土体进行加固，形成加固层(2)；
盾尾注浆步骤：向所述盾构机(5)的盾尾(533)后方的盾构管片(4)与隧道(1)周边土体之间注入膨润土混合液，形成盾尾密封层(3)；
泥膜制作步骤：向开挖面注入膨润土混合液，形成泥膜(6)；
其中，在执行所述泥膜制作步骤前，先执行所述地层加固步骤。


3.根据权利要求2所述的盾构土仓换气施工方法，其特征在于，所述步骤二的执行顺序为：先执行所述盾尾注浆步骤，然后执行所述地层加固步骤，再执行所述泥膜制作步骤。


4.根据权利要求2所述的盾构土仓换气施工方法，其特征在于，所述泥膜(6)的厚度为50-100mm。


5.根据权利要求2所述的盾构土仓换气施工方法，其特征在于，在所述地层加固步骤、所述盾尾注浆步骤和所述泥膜制作步骤中，注入膨润土混合液时，皆先注入较稀的膨润土混合液，再注入较浓的膨润土混合液。


6.根据权利要求5所述的盾构土...

【专利技术属性】
技术研发人员：严石友，陈强，陈卓，付小勇，陈勇光，周鹏，
申请(专利权)人：中铁二局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51