本發(fā)明涉及一種復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)行盾構(gòu)施工時(shí)對盾構(gòu)前方土體進(jìn)行泥膜護(hù)壁的泥膜構(gòu)筑機(jī)構(gòu)，特別涉及一種在上軟下硬地層中盾構(gòu)機(jī)開倉換刀時(shí)的一種泥膜構(gòu)筑機(jī)構(gòu)及其構(gòu)筑方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是一種在復(fù)雜地層中進(jìn)行盾構(gòu)施工的機(jī)械設(shè)備，盾構(gòu)機(jī)在施工過程中，遇到上軟下硬地層，刀盤磨損嚴(yán)重，需要打開土倉更換刀具。由于刀盤前方上部軟土地層極其不穩(wěn)定，致使盾構(gòu)機(jī)土倉無法在常壓下打開。當(dāng)遇到這種情況時(shí)，現(xiàn)場常用的方法有以下兩種：一種是地面加固，對刀盤前方的軟土層在地面進(jìn)行加固，使其穩(wěn)定不塌陷，為開倉換刀創(chuàng)造基本條件，這種處理方法存在投資大和施工工期長的缺陷。另一種是用泥膜護(hù)壁：采用膨潤土制作泥膜，用泥膜在刀盤前方的軟土層上形成防護(hù)壁，使開倉換刀具備基本條件，然后帶壓進(jìn)入土倉進(jìn)行換刀操作。但現(xiàn)有方法所形成的泥膜不能長時(shí)間穩(wěn)定，在換刀時(shí)間長的情況下，泥膜容易干裂并失穩(wěn)，不能保證整個(gè)換刀過程的安全。還有一種方法是采用新型的材料，即衡盾泥，用衡盾泥來代替膨潤土制作的泥膜，但衡盾泥造價(jià)太高，并且衡盾泥需要較多的設(shè)備輔助，存在施做不方便，投資大的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種上軟下硬地層盾構(gòu)機(jī)開倉換刀時(shí)泥膜構(gòu)筑機(jī)構(gòu)及構(gòu)筑方法，解決了在上軟下硬地層中盾構(gòu)機(jī)開倉換刀時(shí)所構(gòu)筑的泥膜穩(wěn)定性差不能滿足開倉換刀所需時(shí)間長的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：

一種上軟下硬地層盾構(gòu)機(jī)開倉換刀時(shí)泥膜構(gòu)筑機(jī)構(gòu)，包括復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的刀盤的前方設(shè)置有上軟下硬預(yù)盾構(gòu)復(fù)合地層，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉隔板上設(shè)置有球閥，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉上設(shè)置有螺旋輸送機(jī)，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉倉壁與已盾構(gòu)完成的隧道洞體之間設(shè)置有環(huán)箍，在球閥上連接有注漿泵，在注漿泵上連接有膨潤土泥漿桶，在膨潤土泥漿桶中設(shè)置有現(xiàn)場配制的膨潤土泥漿。

一種上軟下硬地層盾構(gòu)機(jī)開倉換刀時(shí)泥膜構(gòu)筑方法：包括以下步驟：

第一步、在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉倉壁與已盾構(gòu)完成的隧道洞體之間設(shè)置環(huán)箍，在環(huán)箍前側(cè)的盾構(gòu)機(jī)頭與復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的刀盤前方的上軟下硬復(fù)合地層之間形成了一個(gè)密閉腔體；

第二步、在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉隔板上設(shè)置的球閥上連接注漿泵，在注漿泵上連接膨潤土泥漿桶；

第三步、將現(xiàn)場配置好的第一種膨潤土泥漿注入到膨潤土泥漿桶中，第一種膨潤土泥漿的黏度為35±5秒；

第四步、將注漿泵的注漿壓力調(diào)整為：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴；開啟注漿泵，將黏度為35±5秒的第一種膨潤土泥漿，以復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴的壓力，通過球閥（5）注入到土倉中；

第五步、保持土倉壓力為復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴的壓力，開啟螺旋輸送機(jī)將土倉中的渣土傳送出土倉，直至通過球閥所注入的黏度為35±5秒的第一種膨潤土泥漿，將土倉中的渣土置換完畢，然后，使土倉中的壓力穩(wěn)定在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴的壓力值上6個(gè)小時(shí)；

第六步、將現(xiàn)場配置好的第二種置換膨潤土泥漿注入到膨潤土泥漿桶中，第二種置換膨潤土泥漿的黏度為45±5秒；

第七步、將注漿泵的注漿壓力調(diào)整為：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.4巴；開啟注漿泵，將黏度為45±5秒的第二種膨潤土泥漿，以壓力為復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴，通過球閥注入到土倉中，開啟螺旋輸送機(jī)，將土倉中的第一種置換膨潤土泥漿被第二種置換膨潤土泥漿完全置換完畢；然后，使土倉中的壓力穩(wěn)定在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.4巴的壓力值上6個(gè)小時(shí)；

第八步、將現(xiàn)場配置好的第三種置換膨潤土泥漿注入到膨潤土泥漿桶中，第三種置換膨潤土泥漿的黏度為55±5秒；

第九步、將注漿泵的注漿壓力調(diào)整為：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.6巴；，開啟注漿泵，將黏度為55±5秒的第三種膨潤土泥漿，以壓力為復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴，通過球閥注入到土倉中，開啟螺旋輸送機(jī)，將土倉中的第二種置換膨潤土泥漿被第三種置換膨潤土泥漿完全置換完畢；然后，使土倉中的壓力穩(wěn)定在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.6巴的壓力值上6個(gè)小時(shí)；

第十步、將高壓氣體通過球閥注入到土倉中，用高壓氣體將土倉中的第三種置換膨潤土泥漿部分置換出，該高壓氣體的壓力值與復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的土壓的壓力值相等；

第十一步、關(guān)閉球閥，使土倉中的壓力穩(wěn)定在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受土壓的壓力值上，保持2小時(shí)后，即可帶壓進(jìn)倉檢查泥膜構(gòu)筑狀況。

本發(fā)明提高了護(hù)壁泥膜的穩(wěn)定性，滿足了上軟下硬地層中復(fù)合盾構(gòu)機(jī)開倉換刀的條件，確保了換刀操作的安全，節(jié)省了換刀時(shí)間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

一種上軟下硬地層盾構(gòu)機(jī)開倉換刀時(shí)泥膜構(gòu)筑機(jī)構(gòu)，包括復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的刀盤3的前方設(shè)置有上軟下硬預(yù)盾構(gòu)復(fù)合地層4，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉隔板2上設(shè)置有球閥5，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉6上設(shè)置有螺旋輸送機(jī)7，螺旋輸送機(jī)7將盾構(gòu)機(jī)切削下的土倉中的渣土輸送到盾構(gòu)機(jī)后盾的運(yùn)輸機(jī)中，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉倉壁與已盾構(gòu)完成的隧道洞體之間設(shè)置有環(huán)箍1，使盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭與前方被開挖后的土體形成一個(gè)密閉的腔體，在球閥5上連接有注漿泵8，在注漿泵8上連接有膨潤土泥漿桶，在膨潤土泥漿桶中設(shè)置有現(xiàn)場配制的膨潤土泥漿，使帶壓的膨潤土泥漿能以一定的壓力噴涂在開挖的土體表面，并在保壓的壓力下形成穩(wěn)定的泥膜。

一種上軟下硬地層盾構(gòu)機(jī)開倉換刀時(shí)泥膜構(gòu)筑方法：包括以下步驟：

第一步、在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉倉壁與已盾構(gòu)完成的隧道洞體之間設(shè)置環(huán)箍1，在環(huán)箍1前側(cè)的盾構(gòu)機(jī)頭與復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的刀盤3前方的上軟下硬復(fù)合地層4之間形成了一個(gè)密閉腔體，為注入帶壓泥膜構(gòu)造基本環(huán)境條件，并使腔體能保持一定的壓力；

第二步、在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的土倉隔板2上設(shè)置的球閥5上連接注漿泵8，在注漿泵8上連接膨潤土泥漿桶；

第三步、將現(xiàn)場配置好的第一種膨潤土泥漿注入到膨潤土泥漿桶中，第一種膨潤土泥漿的黏度為35±5毫帕·秒；

第四步、將注漿泵8的注漿壓力調(diào)整為：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴；開啟注漿泵8，將黏度為35±5秒的第一種膨潤土泥漿，以復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴的壓力，通過球閥5注入到土倉6中；

第五步、保持土倉壓力為復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴的壓力，開啟螺旋輸送機(jī)7將土倉6中的渣土傳送出土倉6，直至通過球閥5所注入的黏度為35±5秒的第一種膨潤土泥漿，將土倉6中的渣土置換完畢，然后，使土倉6中的壓力穩(wěn)定在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴的壓力值上6個(gè)小時(shí)，使開挖的土體表面形成第一層泥膜；

第六步、將現(xiàn)場配置好的第二種置換膨潤土泥漿注入到膨潤土泥漿桶中，第二種置換膨潤土泥漿的黏度為45±5秒；

第七步、將注漿泵8的注漿壓力調(diào)整為：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.4巴；開啟注漿泵8，將黏度為45±5秒的第二種膨潤土泥漿，以壓力為復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴，通過球閥5注入到土倉6中，開啟螺旋輸送機(jī)7，將土倉6中的第一種置換膨潤土泥漿被第二種置換膨潤土泥漿完全置換完畢；然后，使土倉6中的壓力穩(wěn)定在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.4巴的壓力值上6個(gè)小時(shí)，在第五步所形成的第一層泥膜上形成第二層穩(wěn)定的比第一層更厚的泥膜；

第八步、將現(xiàn)場配置好的第三種置換膨潤土泥漿注入到膨潤土泥漿桶中，第三種置換膨潤土泥漿的黏度為55±5秒；

第九步、將注漿泵8的注漿壓力調(diào)整為：復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.6巴；，開啟注漿泵8，將黏度為55±5秒的第三種膨潤土泥漿，以壓力為復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.2巴，通過球閥5注入到土倉6中，開啟螺旋輸送機(jī)7，將土倉6中的第二種置換膨潤土泥漿被第三種置換膨潤土泥漿完全置換完畢；然后，使土倉6中的壓力穩(wěn)定在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的單位為巴的土壓壓力值加上0.6巴的壓力值上6個(gè)小時(shí)，在第七步所形成的泥膜上又構(gòu)筑完成更穩(wěn)定的厚度更大的第三層泥膜；

第十步、將高壓氣體通過球閥5注入到土倉6中，用高壓氣體將土倉6中的第三種置換膨潤土泥漿部分置換出，該高壓氣體的壓力值與復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受的土壓的壓力值相等；

第十一步、關(guān)閉球閥5，使土倉6中的壓力穩(wěn)定在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在正常掘進(jìn)時(shí)所承受土壓的壓力值上，保持2小時(shí)后，即可帶壓進(jìn)倉檢查泥膜構(gòu)筑狀況。

本發(fā)明是通過逐級(jí)增加泥漿的濃度和泥漿的填充壓力的方法，在復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的刀盤3的前方的上軟下硬預(yù)盾構(gòu)復(fù)合地層4的開挖斷面上形成一個(gè)穩(wěn)定而且厚實(shí)的防護(hù)泥膜，從而確保帶壓開倉后，軟質(zhì)土體不會(huì)發(fā)生塌落，保證了進(jìn)倉換刀操作人員的作業(yè)安全。本發(fā)明的膨潤土泥漿的黏度是在現(xiàn)場應(yīng)用馬氏漏斗測量單位體積的膨潤土泥漿流出的時(shí)間秒來表征其黏度的；本發(fā)明的土壓壓力為盾構(gòu)機(jī)上的儀表所指示的土壓壓力，單位為巴（bar）。