1.一种膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,所述施工方法包括如下步骤:
步骤S1,雨水箱涵周围地层的加固,对雨水箱涵附近地质进行勘察,对地质塌陷形成的空洞或漏水情况进行填充处理;
步骤S2,盾构的始发,安装盾构机使盾构机就位、启动盾构机加压贯入作业面并进行试掘进;
步骤S3,盾构的掘进下穿,采用土压平衡模式进行隧道的掘进,下穿雨水箱涵,包括:
盾构掘进下穿参数控制,盾构参数控制主要包括推进速度20~30mm/min,土仓上部压力1.3~2.0bar,推力12000~18000kN,刀盘扭矩2000~3000kN·m,刀盘转速1.2~1.4rpm,土仓螺旋机转速10~14rpm;
同步注浆,在盾构过程中向盾构管片与周围地层之间注入同步注浆材料,同步注浆量
3
4.8~5.4m/环,注浆压力2~3.5bar;
盾构姿态控制,在盾构的掘进过程中使纠偏坡度控制在±1‰之内,平面偏差小于
15mm,一次纠偏量不超过5mm。
2.根据权利要求1所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,所述施工方法还包括在盾构前对盾构刀盘进行改进形成新型盾构刀盘,所述新型盾构刀盘包括辐条、小面板和掘进刀,多个所述小面板和多个所述辐条沿所述新型盾构刀盘的周向交替间隔分布,所述新型盾构刀盘的整体开口率为42%~47%,所述掘进刀分布在所述辐条和所述小面板上,所述辐条为圆管状。
3.根据权利要求2所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,多个所述辐条和多个所述小面板在所述新型盾构刀盘的中心围合形成开口率为60%的大面积开口,所述大面积开口的圆心位于所述新型盾构刀盘的轴线上,所述大面积开口的直径为
2800mm~3500mm,所述大面积开口内设置有中心鱼尾刀;所述辐条和所述小面板均设置有6个,所述掘进刀包括主刀、先行刀和外周保护刀;所述主刀、先行刀和外周保护刀均设置有多把,所述辐条上的多把所述主刀形成两列,所述先行刀位于所述辐条上的两列所述主刀之间,所述主刀的高度为110mm,所述先行刀的高度为150mm;所述外周保护刀设置在所述小面板上,防止盾构掘进过程中所述小面板上结泥饼。
4.根据权利要求3所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,所述新型盾构刀盘上设置有渣土改良注入口,用于向掘进面注入渣土改良材料;
优选地,所述渣土改良注入口与注入泵连接,所述注入泵通过所述渣土改良注入口向掘进面注入渣土改良材料;所述渣土改良注入口设置有多个,对应地,所述注入泵也设置有多个,所述渣土改良注入口与所述注入泵一一对应设置;所述渣土改良注入口包括泡沫喷口、膨胀土喷口和膨润土喷口,所述泡沫喷口设置有多个,用于向掘进面喷泡沫,多个所述泡沫喷口均布在所述新型盾构刀盘上;所述膨胀土喷口用于向掘进面喷膨胀土;所述膨润土喷口设置在所述鱼尾刀中心处,用于向掘进面喷膨润土;
优选地,所述渣土改良注入口处设置有喷口保护刀,防止掘进过程中堵塞破坏所述渣土改良注入口。
5.根据权利要求4所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,在盾构掘进过程中,通过新型盾构刀盘的泡沫喷口向掘进面喷入泡沫以改良掘进面的渣土,所述泡沫由质量百分比90~95%压缩空气和5~10%泡沫溶液混合而成,所述泡沫的注入量为20~35L/m3;当注入泡沫后掘进面渣土改良效果不好而在刀盘上产生泥饼时,通过膨胀土喷口向掘进面注入膨胀土,或者通过膨润土喷口向掘进面注入膨润土。
6.根据权利要求1所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,所述步骤S3还包括地面监测,雨水箱涵中心沿盾构线路的横断面两侧30m范围内为监测区域,在监测区域地面沿盾构线路方向每隔2m布置一个监测点,用于监测地面沉降。
7.根据权利要求6所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,当地面监测显示局部发生沉降后在沉降位置的地面打设注浆孔至地面与盾构之间的地层,并进行注浆加固;
在进行地面注浆时,盾构机要缓慢运动,同时还要通过盾构机超前注浆孔及盾体上的注浆孔向盾体外侧注入膨胀土,使盾构机周围被膨胀土包围,形成蛋糕状,确保盾构机能正常掘进。
8.根据权利要求1所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,所述同步注浆中的所述同步注浆材料为水泥砂浆,所述水泥砂浆的成分包括水泥110kg,粉煤灰
380kg,膨润土110kg,砂831kg,水462kg。
9.根据权利要求1所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,在盾构过程中需要密切关注已铺设管片上部土体的稳定情况,当管片上部土体发生沉降或管片间有较大渗漏时,在管片内部通过管片中心的吊装孔向管片与土体之间进行二次注浆,二次注浆压力为0.4~0.6Mpa。
10.根据权利要求9所述的膨胀土地层盾构下穿雨水箱涵的施工方法,其特征在于,所述二次注浆采用双液注浆机,二次注浆材料由A液和B液混合而成,A液和B液的体积比为1:(0.5~1);按照质量百分比计,A液包括稳定剂1%~3%,减水剂0~0.7%,余量为35°Bé的水玻璃;按照质量百分比计,B液包括稳定剂1%~3%,减水剂0~0.7%,余量为水灰比1:1的水泥浆。