44]確定盾構機位于砂層中，且無地面加固條件，本條件下不能對盾構機進行常壓換刀，同時砂層保氣能力差，不能在砂層中進行帶壓換刀。所以對于砂層中盾構機換刀施工，確定采用水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液填倉配合泥膜封堵開挖面并使之穩定的填倉換刀方法。
[0045]第三步、向刀盤前部交替注入水玻璃漿液和氯化鈣漿液:
[0046]通過刀盤上的注漿口向刀盤前部注水玻璃漿液，注漿壓力保持在0.2MPa。刀盤半徑R為3m，根據V1= kJiR2d，得出V1= 141L，即注入量￥1達到141L時停止注漿。然后通過刀盤上的注漿口向向刀盤前部注氯化鈣漿液，注漿壓力保持在0.2MPa，直至氯化鈣漿液的注入量達到0.lVp即注入量達到14.1L時停止注漿。此時，水玻璃漿液與氯化鈣漿液迅速反應生成的凝膠充填刀盤前部土體空隙，土體中的水被充分吸收，刀盤前部土體固結。刀盤上的刀盤注漿口位置如圖2所示。
[0047]第四步、向刀盤前部注膨潤土泥漿:
[0048]等待半小時，刀盤前水玻璃漿液與氯化鈣漿液充分反應；通過刀盤上的注漿口向刀盤前部注膨潤土泥漿，注漿壓力保持在0.15MPa。刀盤半徑R為3m，根據V2= 3iR2d，得出V2= 2828L，即注漿量V2達到2828L時停止注漿。此時刀盤前部充滿膨潤土泥漿。此時盾構機狀態如圖1所示。
[0049]第五步、輸出土倉中的渣土:
[0050]轉動螺旋輸送機輸出土倉內的渣土，直至將全部渣土輸出土倉，即螺旋輸送機不再輸出渣土為止；繼續注膨潤土泥漿，直至完全注滿土倉，停止注膨潤土泥漿；置換過程中，保持土倉內的壓力為0.15MPa。
[0051]第六步、制備泥膜:
[0052]加壓，使土倉內壓力達到0.25MPa，保壓1小時，此時土倉和刀盤前部土體之間的泥膜開始失水，固結；加壓，使土倉內壓力達到0.35MPa，保壓4小時，此時開挖面土體和土倉之間形成穩固的泥膜；逐步降壓，直至壓力達到0.15MPa ;本步驟所制備的泥膜位置如圖3所示。
[0053]第七步、向土倉內注水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液:
[0054]水泥砂漿中砂與水泥質量之比a取值為0.75，水與水泥質量之比b取值為1.18，膨潤土泥楽與水泥砂楽質量之比c取值為0.25，通過土倉內的注楽口向土倉內注水泥砂楽和膨潤土泥漿的混合漿液直至填滿土倉，注漿壓力為0.2MPa ;注漿過程中保持土倉內壓力為0.15Mpa ;土倉內的土倉注漿口位置如圖4所示。
[0055]第八步、清倉換刀:
[0056]第七步完成后第24小時開始，每隔兩小時通過人閘泄壓孔處判斷土倉內水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液的凝固狀態，回填土倉完成72小時后，土倉內水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液完全凝固，此時土倉內凝固的水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液強度較低，破除難度低；用風鎬由下往鑿除凝固的水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液，把土倉清理干凈，此時不鑿刀盤開口 ；保證刀盤面完整性并從下往上進行刀具更換，換刀時穩固安裝臺面，拆開螺栓和自鎖螺母，移除舊刀，更換新刀，上緊螺栓。換刀過程中沒有漏水。清倉換刀過程中，掌子面和水位穩定。
[0057]第九步、恢復掘進:
[0058]待盾構機刀盤上全部刀具更換完成后，盾構機恢復掘進。
[0059]本發明針對砂層中無地面加固條件下土壓平衡盾構機填倉換刀問題，提供一種適用于砂層中進行無地面加固條件下的水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液填倉配合泥膜封堵開挖面并使之穩定的填倉換刀方法，相比現有專利技術，該方法有效降低了清倉過程中土倉內硬化體的強度，降低了破除加固體的難度，避免了困難的超前注漿施工作業，防止了螺旋輸送機內的水泥砂漿硬化造成設備破壞，明確了注漿施工作業方式，有效地減少了施工作業量；本發明施工時間短，效率高，安全性強。
[0060]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【主權項】
1.一種砂層中土倉砂楽混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步驟: 第一步、向刀盤前部交替注入水玻璃漿液和氯化鈣漿液: 通過刀盤上的注漿口向刀盤前部注水玻璃漿液，注漿壓力保持在0.2MPa，直至水玻璃漿液的注入量達到V1;然后通過刀盤上的注漿口向刀盤前部注氯化鈣漿液，注漿壓力保持在0.2MPa，直至氯化鈣漿液的注入量達到0.1V1;水玻璃漿液和氯化鈣漿液迅速發生反應生成凝膠，充填土層間隙并吸水固結土層；所述水玻璃漿液的體積I根據如下公式計算:\ = kJi R2d 式中:k為比例系數，k取5% ;R為刀盤的半徑；d為刀盤前所注膨潤土泥漿的厚度參數，d 取 0.lm ; 第二步、向刀盤前部注膨潤土泥漿: 待水玻璃漿液與氯化鈣漿液充分反應后，通過刀盤上的注漿口向刀盤前部注膨潤土泥漿，注漿壓力保持在0.2MPa，直至膨潤土泥漿的注入量達到V2;所述膨潤土泥漿的V 2根據如下公式計算: V2= 3T R 2d ； 第三步、輸出土倉內的渣土: 轉動螺旋輸送機輸出土倉內的渣土，直至將全部渣土輸出土倉；置換過程中保持土倉內的壓力為0.15Mpa ; 第四步、制備泥膜: 增加土倉內壓力，使土倉內的壓力達到0.25MPa，保持壓力為0.25MPa，持續1小時；增加土倉內的壓力，保持壓力為0.35MPa，持續一段時間，使開挖面土體和土倉之間形成穩固的泥膜；逐步降壓，直至壓力達到0.15Mpa ; 第五步、向土倉內注水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液: 通過土倉內的注楽口向土倉內注水泥砂楽和膨潤土泥楽的混合楽液，注楽壓力為0.2MPa直至填滿土倉；注漿過程中保持土倉內的壓力為0.15Mpa ； 第六步、清倉換刀: 第五步完成后第24小時開始，每隔兩小時通過人閘泄壓孔處判斷土倉內水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液的凝固狀態，待土倉內的水泥砂漿和膨潤土的混合漿液凝固后，用風鎬由下往上鑿除凝固的水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液，把土倉清理干凈，此時不鑿刀盤開口 ；保證刀盤面完整性并從下往上進行刀具更換，換刀時穩固安裝臺面，拆開螺栓和自鎖螺母，移除舊刀，更換新刀，上緊螺栓；換刀過程中如有漏水，采用棉絮和堵漏靈進行封堵; 第七步、恢復掘進: 待盾構機刀盤上全部刀具更換完成后，盾構機恢復掘進。2.根據權利要求1所述的砂層中土倉砂漿混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，第一步中，所述水玻璃漿液為硅酸鈉的水溶液，水玻璃漿液的質量配合比為硅酸鈉:水=1:10o3.根據權利要求1所述的砂層中土倉砂漿混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，第一步中，所述氯化鈣漿液的質量配合比為氯化鈣:水=1:3。4.根據權利要求1所述的砂層中土倉砂漿混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，第二步中，所述膨潤土泥漿為化學泥漿，配漿材料為鈣基膨潤土和水，鈣基膨潤土與水的體積比為1:3。5.根據權利要求1所述的砂層中土倉砂楽混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，第五步中，所述水泥砂漿的質量配合比為水泥:砂:水=1:a:b，其中:0.5彡a彡1.5，1彡b彡2。6.根據權利要求1所述的砂層中土倉砂漿混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，第五步中，所述水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液的質量配合比為水泥砂漿:膨潤土泥漿=1:c，其中0.2彡c彡0.4。7.根據權利要求1-6任一項所述的砂層中土倉砂楽混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，第六步中，換刀過程中如有漏水，采用棉絮和堵漏靈進行封堵。8.根據權利要求1-6任一項所述的砂層中土倉砂楽混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，第六步中，所述刀盤開口為刀盤上的空口，用于實現切削渣土排肩。9.根據權利要求1-6任一項所述的砂層中土倉砂楽混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，其特征在于，第六步中，所述自鎖螺母為一種靠摩擦力自鎖防松、防振的螺母。
【專利摘要】本發明提供了一種砂層中土倉砂漿混膨潤土泥膜的盾構機換刀施工方法，所述施工方法步驟包括：第一步、向刀盤前部交替注入水玻璃漿液和氯化鈣漿液；第二步、向刀盤前部注膨潤土泥漿；第三步、輸出土倉內的渣土；第四步、制備泥膜；第五步、向土倉內注水泥砂漿和膨潤土泥漿的混合漿液；第六步、清倉換刀；第七步、恢復掘進。本發明有效降低了清倉過程中土倉內硬化體的強度，降低了破除加固體的難度，避免了困難的超前注漿施工作業，防止了螺旋輸送機內的水泥砂漿硬化造成設備破壞，明確了注漿施工作業方式，有效地減少了施工作業量；本發明施工時間短，效率高，安全性強。
【IPC分類】E21D9/12, E21D9/08, E21D11/10
【公開號】CN105257308
【申請號】CN201510730726
【發明人】沈水龍, 劉方, 李輝, 吳懷娜
【申請人】上海交通大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月30日