基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，该方法包括：一、刀盘进入冷冻加固区；二、盾体进入冷冻加固区；三、调整冷冻加固区状态；四、置换冻结管；五、盾构机穿出冷冻加固区。本发明专利技术在冻结法施工中对盾构机出现卡壳现象进行处理，既可适用于冷冻法端头加固盾构始发阶段，亦可适用于冷冻法端头加固盾构接收过程；在发生卡壳问题时既能预防刀盘冻死和解决盾构卡壳问题，又能保护冻结帷幕，确保端头加固效果，同时确保在冻结施工过程中安全进出洞。程中安全进出洞。程中安全进出洞。

【技术实现步骤摘要】
基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法


[0001]本专利技术属于隧道盾构施工
，尤其是涉及一种基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法。

技术介绍

[0002]在采用冻结法进行端头加固施工过程中，地层通常为软土富水地质，采用冷冻法加固对该地层具有独特效果，但盾构机在进行适应性选择时，刀具配置通常为软土地层用刮刀，该刀具配置对冷冻法加固地层施工速度较慢，切削冻土效果一般，造成进出洞时间增加，同时加之出洞前需进行洞门凿除及安装洞门止水帘布及折页板工作，中间停顿部分时间，增加盾构机盾体和加固土体冻结为整体风险，盾体被周边冻结帷幕冻死，造成盾体卡壳问题。传统施工中通常采用采取伸缩铰接移动盾体，或增加主动推进油缸数量增加推力脱困，但盾构机卡壳后若采取停止冻结脱困法，影响加固效果，同时洞门凿除过程中存在涌泥涌砂施工风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，在冻结法施工中对盾构机出现卡壳现象进行处理，既可适用于冷冻法端头加固盾构始发阶段，亦可适用于冷冻法端头加固盾构接收过程；在发生卡壳问题时既能预防刀盘冻死和解决盾构卡壳问题，又能保护冻结帷幕，确保端头加固效果，同时确保在冻结施工过程中安全进出洞。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
[0005]步骤一、刀盘进入冷冻加固区：调整所述刀盘掘进参数并在土仓内加入泡沫剂；其中，所述泡沫剂的注入量为300L/m3～600L/m3；
[0006]步骤二、盾体进入冷冻加固区：切换硬岩掘进参数，增加所述刀盘转速，增大油缸推力；同时保持各个设备持续运行，观察所述盾构机的掘进情况，当所述盾构机出现卡壳情况时，执行步骤三；否则执行步骤四；
[0007]步骤三、调整冷冻加固区状态，过程如下：
[0008]步骤301、启动前盾内的油脂润滑系统，向所述前盾的外侧注射油脂，在所述前盾和冻结加固层之间形成隔离层；
[0009]步骤302、调整冻结加固层中的各层冻结管道组件的流量，降低所述冻结管道组件内的冷量补给，使冻结加固层内的平均温度维持在
‑
5℃；
[0010]步骤四、置换冻结管：当刀盘进入冷冻加固区时，拆除靠近洞门侧且布设在冷冻加固区内侧的多层冻结管，在原有的冻结管的安装位置上安装改进管，并对冷冻加固区内侧的区域进行冻结加固；
[0011]步骤五、盾构机穿出冷冻加固区：盾构机按照设计路线掘进，刀盘每隔5分钟开启
低速转动，直至所述盾构机穿出冷冻加固区；其中，所述刀盘的转速为0.5rpm，每次旋转5分钟。
[0012]上述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤一中，所述泡沫剂包括泡沫添加剂和水；其中，泡沫添加剂占所述泡沫添加剂质量比的5％，水占所述泡沫添加剂质量比的95％。
[0013]上述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤二中，所述刀盘的转速调整为1.5rpm，油缸推力调整为32200KN。
[0014]上述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤301中，所述油脂润滑系统包括多个均开设在所述前盾上的注射孔和设置在所述前盾内且与所述注射孔连接的油脂泵，多个所述注射孔沿所述前盾的周向方向布设，且多个所述注射孔对称布设在所述前盾的两侧；所述油脂泵和所述注射孔之间通过油管连接。
[0015]上述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤302中，所述冻结管道组件包括第一冻结管单元、第二冻结管单元、第三冻结管单元、第四冻结管单元、以及第五冻结管单元，所述第一冻结管单元、所述第二冻结管单元、所述第三冻结管单元、所述第四冻结管单元、以及所述第五冻结管单元均连接在冷却机组上，所述第一冻结管单元、所述第二冻结管单元、所述第三冻结管单元、所述第四冻结管单元、以及所述第五冻结管单元的结构均相同，所述第一冻结管单元、所述第二冻结管单元、所述第三冻结管单元、所述第四冻结管单元、以及所述第五冻结管单元均包括多根冻结管，所述冻结管沿所述冷冻加固区的延伸方向布设，所述第一冻结管单元和所述第二冻结管单元交替布设，所述第三冻结管单元和所述第四冻结管单元交替布设，所述第五冻结管单元布设在所述第二冻结管单元和所述第四冻结管单元之间；
[0016]所述第一冻结管单元上设置有第一球阀，所述第二冻结管单元上设置有第二球阀，所述第三冻结管单元上设置有第三球阀，所述第四冻结管单元上设置有第四球阀，所述第五冻结管单元上设置有第五球阀。
[0017]上述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤302中，调整冻结管道组件流量的过程如下：当所述盾构机的掘进速度不大于2mm/min时，调节第一球阀和第三球阀，并使所述第一球阀和第三球阀闭合一半；当所述盾构机的掘进速度大于5mm/min时，调节所述第一球阀、第三球阀和第五球阀，并使第一球阀、第三球阀和第五球阀处于全开状态。
[0018]上述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤四中，所述改进管内设置有分隔板，所述分隔板沿所述改进管的长度方向布设，所述分隔板的长度小于所述改进管的长度，所述分隔板和所述改进管的底部之间存在间隙，所述分隔板将所述改进管分成去路区和回路区。
[0019]上述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤五中，在盾构机穿出冷冻加固区时，若洞门没有凿除完成，还需要对洞门进行凿除，凿除洞门时所述盾构机停止掘进，所述刀盘保持步骤五中的方法进行定期旋转。
[0020]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0021]1、本专利技术在冻结法施工中对盾构机出现卡壳现象进行处理，既可适用于冷冻法端头加固盾构始发阶段，亦可适用于冷冻法端头加固盾构接收过程；在发生卡壳问题时既能
预防刀盘冻死和解决盾构卡壳问题，又能保护冻结帷幕，确保端头加固效果，同时确保在冻结施工过程中安全进出洞。
[0022]2、本专利技术在盾体穿越洞门时，通过增加推力和刀盘转速，使盾构机缓慢脱困，同时各个设备持续运行，增加盾构机内部温度，提升盾体和冻结加固土体温度，防止盾构机出现卡壳现象。
[0023]3、本专利技术在盾体穿越洞门时，通过在盾体周边注射润滑油脂的方式，在所述前盾和冻结加固层之间形成隔离层，能有效降低盾体周边冻土凝结，同时达到止水效果。
[0024]4、本专利技术通过调整冻结管道组件的流量，优化冻结管道组件的布置，可根据盾构施工进度控制冻结帷幕流量及冻结管路开关；降低冷量补给，达到盾构机盾体脱困目的。
[0025]5、本专利技术当刀盘进入冷冻加固区时对洞门凿除，采用置换冻结管法，在洞门凿除过程中继续进行冻结帷幕内侧区域进行冻结，确保冻结温度。
[0026]综上所述，本专利技术在冻结法施工中对盾构机出现卡壳现象进行处理，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、刀盘进入冷冻加固区：调整所述刀盘掘进参数并在土仓内加入泡沫剂；其中，所述泡沫剂的注入量为300L/m3～600L/m3；步骤二、盾体进入冷冻加固区：切换硬岩掘进参数，增加所述刀盘转速，增大油缸推力；同时保持各个设备持续运行，观察所述盾构机的掘进情况，当所述盾构机出现卡壳情况时，执行步骤三；否则执行步骤四；步骤三、调整冷冻加固区状态，过程如下：步骤301、启动前盾(1)内的油脂润滑系统，向所述前盾(1)的外侧注射油脂，在所述前盾(1)和冻结加固层(2)之间形成隔离层(3)；步骤302、调整冻结加固层(2)中的各层冻结管道组件的流量，降低所述冻结管道组件内的冷量补给，使冻结加固层(2)内的平均温度维持在
‑
5℃；步骤四、置换冻结管：当刀盘进入冷冻加固区时，拆除靠近洞门侧且布设在冷冻加固区(18)内侧的多层冻结管(6)，在原有的冻结管(6)的安装位置上安装改进管(14)，并对冷冻加固区(18)内侧的区域进行冻结加固；步骤五、盾构机穿出冷冻加固区：盾构机按照设计路线掘进，刀盘每隔5分钟开启低速转动，直至所述盾构机穿出冷冻加固区；其中，所述刀盘的转速为0.5rpm，每次旋转5分钟。2.根据权利要求1所述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤一中，所述泡沫剂包括泡沫添加剂和水；其中，泡沫添加剂占所述泡沫添加剂质量比的5％，水占所述泡沫添加剂质量比的95％。3.根据权利要求1所述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤二中，所述刀盘的转速调整为1.5rpm，油缸推力调整为32200KN。4.根据权利要求3所述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤301中，所述油脂润滑系统包括多个均开设在所述前盾(1)上的注射孔(4)和设置在所述前盾(1)内且与所述注射孔(4)连接的油脂泵(5)，多个所述注射孔(4)沿所述前盾(1)的周向方向布设，且多个所述注射孔(4)对称布设在所述前盾(1)的两侧；所述油脂泵(5)和所述注射孔(4)之间通过油管连接。5.根据权利要求1所述的基于冷冻加固法车站端头防卡壳盾构施工方法，其特征在于：步骤302中，所述冻结管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇航，吕岩，刘军，乔文件，闫明，李娴，蔡龙，黄家雄，李泽龙，
申请(专利权)人：中铁二十局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：