基岩隆起区盾构换刀原位加固方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及填海区盾构过程中的原位土体加固方法，尤其涉及一种基岩隆起区盾构换刀原位加固方法。
【背景技术】
[0002]在填海区复合地层的盾构施工中，土体加固是施工中的重要环节，也是安全施工控制的重点。尤其是在盾构掘进过程中，盾构机过基岩隆起区段上软下硬地层，对软弱地层必须加固，以刀具磨损为代价可以通过基岩隆起区，所以盾构机全盘刀具为滚刀而且是重型滚刀是必要的。
[0003]采用盾构机直接破岩通过基岩隆起区段，对刀具的磨损比较大，由于地层原因，无法开仓检查，也无法正常更换。通过对掘进参数的分析，在现有刀具已经无法顺利通过基岩隆起区段时，为保护刀具和刀盘面板，尽早开仓检查刀具并换刀是必须的。但是由于此类型地层是典型的上软下硬兼流砂地层，上部为砂层下部为基岩，强度差别太大，并且前期掘进已经对地层造成较大扰动，如何实现开仓换刀及基岩区盾构掘进并保证地面的安全难度相当大。
[0004]在盾构掘进区间基岩隆起区段，盾构机所处位置下部为高强度基岩，上部为砂层，常压开仓不可行，经过试验压气作业因渗漏量太大也无法实施。由于处于填海区，地下水与海水连通，受潮汐影响非常明显，属动水，无法直接进行注浆加固，严重影响工程进度，存在较大安全风险，因此开发设计一种能够对填海区砂层加固方法是本领域急需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种基岩隆起区盾构换刀原位加固方法，采用微型粧在盾构机刀盘四周形成帷幕，所形成的帷幕形成隔离区域，在隔离区域内通过袖阀管注浆的方式进行土体加固，有效防止注浆过程中产生漏浆的风险，确保注浆作业的有效性，避免影响施工进度，降低安全风险。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种基岩隆起区盾构换刀原位加固方法，包括如下步骤:
第一步:微型粧隔离区施工，在盾构机刀盘四周使用微型粧形成矩形隔离区，矩形隔离区的微型粧分别位于盾构机刀盘前方、后方、左侧和右侧，位于前方的微型粧距离盾构机刀盘2-3米，位于后方的微型粧距离盾构机刀盘3-4米，位于左侧和右侧的微型粧距离盾构机刀盘1.5-2米；
第二步，在微型粧隔离区内进行袖阀管注浆。
[0007]进一步的，第一步包括:
1)粧机就位并钻孔，4.5米以上的填土层钻孔时，通过钻杆向内注入泥浆，形成泥浆护壁，在4.5米以下的粘土层钻孔时，通过钻杆向孔内注入清水，自成泥浆护壁；
2)清孔，钻孔达到设计深度后，将钻杆提起200mm左右，注入清水开动钻机空钻，进行清孔作业，到孔中流出的泥浆比重小于1.2为止；
3)在孔内插注浆管，清孔后逐节拔钻杆，同时插入注浆管，注浆管下端距孔底300-500
mm ；
4)注浆，采用325号普通硅酸盐水泥搅拌成水泥浆后向孔内打压注浆，直到水泥浆溢出孔外为止；
5)按照上述步骤完成全部微型粧施工。
[0008]进一步的，第二步包括:
1)钻孔，在微型粧所形成的矩形隔离区域内采用套管护壁水冲法钻进成孔，钻孔深度应该达到注浆固结段高度；
2)下管，先在连接好的注浆管下端加闷盖，将注浆管下入注浆孔中，确保注浆管下到注浆孔底部、且注浆管上端高出地面，然后再注浆管中加满水，防止注浆管在注浆孔中浮起，之后将钻孔套管缓慢提出，并在注浆管上端盖上闷盖；
3)封孔，将注浆孔用砂或者碎石填充至距离地面I米，在地面以下I米部分用速凝水泥砂浆封堵，防止注浆过程中冒浆；
4)注浆，采取分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距，注浆步距选取0.6-1.0米；
5)采用上述步骤在微型粧所形成的矩形隔离区域内的设计位置进行注浆作业。
[0009]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:采用微型粧在盾构机刀盘四周形成帷幕，所形成的帷幕为由微型粧在盾构机刀盘四周形成的矩形隔离区，在矩形隔离区域内通过袖阀管注浆的方式进行土体加固，有效防止注浆过程中产生漏浆的风险，确保注浆作业的有效性，避免影响施工进度，降低安全风险。
【附图说明】
[0010]图1是本发明所形成的矩形隔离区结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
在附图中:1、盾构机；2、微型粧；3、注浆孔；4、地面；5、底板；6、盾构机刀盘。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0012]为了解决现有填海区进行盾构施工时原位土体进行加固困难的问题，本发明提供一种基岩隆起区盾构换刀原位加固方法，包括如下步骤:
第一步:微型粧隔离区施工，在盾构机刀盘四周使用微型粧形成矩形隔离区，矩形隔离区的微型粧2分别位于盾构机刀盘6前方、后方、左侧和右侧，位于前方的微型粧2距离盾构机刀盘2-3米，位于后方的微型粧2距离盾构机刀盘3-4米，位于左侧和右侧的微型粧2距离盾构机刀盘1.5-2米；
具体为如下步骤:
1)粧机就位并钻孔，4.5米以上的填土层钻孔时，通过钻杆向内注入泥浆，形成泥浆护壁，在4.5米以下的粘土层注浆时，通过钻杆向孔内注入清水，自成泥浆护壁；
2)清孔，钻机达到设计深度后，将钻杆提起200mm左右，注入清水开动钻机空钻，进行清孔作业，到孔中流出的泥浆比重小于1.2为止；
3)在孔内插注浆管，清孔后逐节拔钻杆，同时插入注浆管，注浆管下端距孔底300-500
mm ；
4)注浆，采用325号普通硅酸盐水泥搅拌成水泥浆后向孔内打压注浆，直到水泥浆溢出孔外为止；
5)按照上述步骤完成全部微型粧施工。
[0013]第二步，在微型粧隔离区内进行袖阀管注浆；具体为如下步骤:
1)钻孔，在微型粧所形成的矩形隔离区域内采用套管护壁水冲法钻进成孔，钻孔深度应该达到注浆固结段高度；
2)下管，先在连接好的注浆管下端加闷盖，将注浆管下入注浆孔中，确保注浆管下到注浆孔底部、且注浆管上端高出地面，然后再注浆管中加满水，防止注浆管在注浆孔中浮起，之后将钻孔套管缓慢提出，并在注浆管上端盖上闷盖；
3)封孔，将注浆孔用砂或者碎石填充至距离地面I米，在地面以下I米段永速凝水泥砂浆封堵，防止注浆过程中冒浆；
4)注浆，采取分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距，注浆步距选取0.6-1.0米；
5)采用上述步骤在微型粧所形成的矩形隔离区域内的设计位置进行注浆作业。
[0014]在具体施工过程中，由于土体加固工程要求加固后的土体有良好的自稳性、防水性和匀质性，以便土体能够保证安全施工的需要。传统的软土地层加固方案为地面咬合旋喷粧加固，但根据实际施工发现，旋喷粧施工在砂层特别是含水的砂层中成粧效果相当差，尤其是在地下存在流动水的情况下，很难保证水泥浆液的静止和在目标区域内自凝，成粧效果的不理想。
[0015]本发明采用微型注浆粧作施工注浆帷幕，加固区域内部采用袖阀管注浆进行加固，由于填海区砂层稳定性差，极易出现塌孔、缩径的情况，通过在距离盾构机刀盘6前方2m、后方3m，盾构机刀盘6左右两侧各1.5m的矩形区域内施工微型粧对砂层进行强制隔离，形成隔离区，并在微型粧封闭的矩形区域内部靠近粧体部位进行袖阀管注浆，最终形成加固注浆的帷幕。再从加固区域外部向中间进行袖阀管注浆。微型粧和袖阀管注浆在盾构机I周边的钻孔至隧道底板以下1.5m，在盾构机I上部处的钻孔至盾壳，与现有技术相比，本发明能够有效防止注浆过程中产生漏浆的风险，确保注浆作业的有效性，避免影响施工进度，降低安全风险。
【主权项】
1.一种基岩隆起区盾构换刀原位加固方法，其特征在于:包括如下步骤: 第一步:微型粧隔离区施工，在盾构机刀盘四周使用微型粧形成矩形隔离区，矩形隔离区的微型粧(2 )分别位于盾构机刀盘(6)前方、后方、左侧和右侧，位于前方的微型粧(2 )距离盾构机刀盘(6)2-3米，位于后方的微型粧(2)距离盾构机刀盘(6)3-4米，位于左侧和右侧的微型粧(2)距离盾构机刀盘(6) 1.5-2米； 第二步，在微型粧隔离区内进行袖阀管注浆。2.根据权利要求1所述的基岩隆起区盾构换刀原位加固方法，其特征在于:所述第一步包括: 1)粧机就位并钻孔，4.5米以上的填土层钻孔时，通过钻杆向内注入泥浆，形成泥浆护壁，在4.5米以下的粘土层钻孔时，通过钻杆向孔内注入清水，自成泥浆护壁； 2)清孔，钻孔达到设计深度后，将钻杆提起200mm左右，注入清水开动钻机空钻，进行清孔作业，到孔中流出的泥浆比重小于1.2为止； 3)在孔内插注浆管，清孔后逐节拔钻杆，同时插入注浆管，注浆管下端距孔底300-500mm ； 4)注浆，采用325号普通硅酸盐水泥搅拌成水泥浆后向孔内打压注浆，直到水泥浆溢出孔外为止； 5)按照上述步骤完成全部微型粧施工。3.根据权利要求2所述的基岩隆起区盾构换刀原位加固方法，其特征在于:所述第二步包括: 1)钻孔，在微型粧所形成的矩形隔离区域内采用套管护壁水冲法钻进成孔，钻孔深度应该达到注浆固结段高度； 2)下管，先在连接好的注浆管下端加闷盖，将注浆管下入注浆孔中，确保注浆管下到注浆孔底部、且注浆管上端高出地面，然后再注浆管中加满水，防止注浆管在注浆孔中浮起，之后将钻孔套管缓慢提出，并在注浆管上端盖上闷盖； 3)封孔，将注浆孔用砂或者碎石填充至距离地面I米，在地面以下I米部分用速凝水泥砂浆封堵，防止注浆过程中冒浆； 4)注浆，采取分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距，注浆步距选取0.6-1.0米； 5)采用上述步骤在微型粧所形成的矩形隔离区域内的设计位置进行注浆作业。
【专利摘要】本发明公开了一种基岩隆起区盾构换刀原位加固方法，包括如下步骤：第一步：微型桩隔离区施工，在盾构机刀盘四周使用微型桩形成矩形隔离区，矩形隔离区的微型桩分别位于盾构机刀盘前方、后方、左侧和右侧，位于前方的微型桩距离盾构机刀盘2-3米，位于后方的微型桩距离盾构机刀盘3-4米，位于左侧和右侧的微型桩距离盾构机刀盘1.5-2米；第二步，在微型桩隔离区内进行袖阀管注浆。采用微型桩在盾构机刀盘四周形成帷幕，所形成的帷幕为由微型桩在盾构机刀盘四周形成的矩形隔离区，在矩形隔离区域内通过袖阀管注浆的方式进行土体加固，有效防止注浆过程中产生漏浆的风险，确保注浆作业的有效性，避免影响施工进度，降低安全风险。
【IPC分类】E21D9/08, E02D5/36, E02D5/18, E02D15/04
【公开号】CN105019913
【申请号】CN201510467313
【发明人】陈训明, 周振华, 段晓鹏, 许满吉
【申请人】中铁六局集团有限公司, 中铁六局集团有限公司盾构分公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月3日