《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》是廣州軌道交通建設監理有限公司於2016年3月11日申請的專利，該專利的公布號為CN105736004A，申請公布日為2016年7月6日，發明人是竺維彬、鐘長平、米晉生、黃威然、陳和、李世佳、楊明先、邱小佩。該發明屬於隧道工程技術領域。
《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》包括衡盾泥準備、盾構管片外側壓注衡盾泥形成止水環；盾構機機體外側壓注衡盾泥；用衡盾泥置換土倉內渣土；置換完成後，盾構機後退，衡盾泥填充在盾構機刀盤與掌子面之間間隙形成厚度與後退距離相當的泥牆；分級加壓；氣體置換等步驟。該發明無需進行地面加固，且採用了新型的衡盾泥，突破了盾構在建構（築）物下方、形成水力聯繫的江底、富水斷裂帶、鬆散地層中開倉作業的困難，突破了盾構在特殊不穩定地層下進倉作業的困難。
2020年11月，《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》獲得第六屆廣東專利獎銀獎。
（概述圖為《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法
- 申請人：廣州軌道交通建設監理有限公司
- 申請日：2016年3月11日
- 申請號：2016101415148
- 公布號：CN105736004A
- 公布日：2016年7月6日
- 發明人：竺維彬、鐘長平、米晉生、黃威然、陳和、李世佳、楊明先、邱小佩
- 地址：廣東省廣州市越秀區環市西路204號第四棟三樓
- 分類號：E21D9/08(2006.01)I
- 代理機構：北京科億智慧財產權代理事務所
- 代理人：黃浩威
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
土壓盾構法是城市隧道施工的主流工法，盾構施工中依靠刀具切削岩石和土體，因此需要施工人員進入土倉更換磨損的刀具。因地面見建築物和地層自穩性差等因素，往往需要帶壓進倉作業，氣壓進倉原理是：利用空氣壓縮機產生的壓縮空氣注入土倉代替土壓，在土艙內建立合理的氣壓來平衡刀盤前方水、土壓力，達到穩定掌子面和防止地下水滲入。施工人員在氣壓條件下進入土倉，進行檢查、維修保養和刀具更換等作業。氣壓作業的基本條件是周邊地層具備氣密性條件——滲透係數不能過大。氣壓作業的缺點是無法採用常規的動火作業。其主要分為兩類：
1、直接帶壓進倉作業；該方法主要針對土體穩定性相對較低、土體透水性相對較小。其主要控制方法是：氣壓保壓過程中，根據氣體泄露量，即空壓機的載入、卸載時間來判斷，若空壓機載入時間超過其待機時間的10％，則認為保壓不成功。
2、泥膜帶壓進倉作業：在鬆軟及土層穩定性差、水位較高，滲透性較差的地層中，直接使用氣壓進倉無法進行保壓的情況下，使用膨潤土泥膜進行護壁保壓，通過分級加壓的方法將膨潤土泥漿滲透進入鬆軟地層中，並在掌子面直接形成一道泥膜，利用泥膜來隔離泄水、泄氣通道。起到護壁保壓效果。
該方法優點在於保壓能夠應對地質條件較差的環境，保壓效果強於直接氣壓作業。缺點：1、泥膜製作的粘度分級難以控制，準備條件複雜；膨潤土膨化時間較長，且需要大體積的存儲設備，準備時間長。2、壓注膨潤土泥漿在開挖斷面形成有效隔水泥膜，但泥膜長期暴露在空氣中容易乾裂失效。
當然，還有一種工藝，即回填土倉作業：對於既無法地面加固，也無法實施氣壓進倉，如地層裂隙發育、地下水含量豐富、滲透係數大的地層，該方法主要是在注漿包裹的措施後，向土倉內部壓注低、中、高強度的水泥膨潤土砂漿漿液，使土倉內膨潤土漿液形成有強度的固結體。優點是：採用水泥砂漿作為土倉填充體支護泥膜，泥膜始終保持濕潤特性，從而保證了隔水性能。水泥砂漿填充體的支護穩定性遠遠高於氣體。缺點是：1、材料同樣需要稠度分級，準備時間較長；2、如操作不當，極易造成刀盤及盾構機體固結；3、材料回填後，需要重新開挖，增加開倉作業工作量。
對於地質條件更差的環境，如全斷面砂層、層裂隙發育、斷裂帶，江底貫通地層等，既想滿足氣壓進倉作業傳統的泥膜護壁工法很難達到保壓效果，又避免水泥漿固結盾構機體，還能簡化泥漿製作稠度分級及縮短膨化時間。需要一種新型的衡盾泥材料及保壓護壁工藝。
發明內容
專利目的
針對2016年3月之前技術的不足，該發明旨在提供一種新型的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，無需進行地面加固，且採用了新型的衡盾泥，突破了盾構在建構（築）物下方、形成水力聯繫的江底、富水斷裂帶、鬆散地層中開倉作業的困難，突破了盾構在特殊不穩定地層下進倉作業的困難。
技術方案
《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》包括如下步驟：
S1衡盾泥準備：以粘土漿體作為A液、塑化劑作為B液，將A液和B液混合反應得到衡盾泥；
S2盾構機停止掘進後，在盾構管片外側壓注步驟S1得到的衡盾泥形成止水環；
S3盾構機機體外側壓注步驟S1得到的衡盾泥；
S4用步驟S1得到的衡盾泥置換土倉內渣土；
S5置換完成後，盾構機後退，衡盾泥填充在盾構機刀盤與掌子面之間間隙形成厚度與後退距離相當的泥牆；
S6通過注入衡盾泥，在土倉內分級加壓至開倉工作壓力的1.3-1.5倍為止；
S7氣體置換：停止衡盾泥注入，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換，逐步將土倉內壓力降至開倉作業壓力±0.01兆帕。
需要說明的是，步驟S1中，A液由粘土乾粉與自來水以質量比1:1.5-1:2混合而成，採用轉數大於100轉/分鐘的立式攪拌筒進行配製，攪拌時間10-20分鐘，使之塑化粘度達到180-250dpa.s即可，攪拌完成後，無需靜止膨化；B液由塑化劑與自來水以質量比1:1混合而成；A液與B液以質量比9:1-13:1在注入前混合得到衡盾泥，混合時充分攪拌，並保證混合均勻，攪拌時間為5-10分鐘；攪拌結束時，測量其塑化粘度可達到350-400dpa.s即可。
需要說明的是，步驟S2的具體方法為：盾構停止掘進後，將步驟S1的衡盾泥泵送至退出盾尾後的所述盾構管片外側，利用打通的管片注漿孔注入衡盾泥，形成止水環；壓注盾構管片位置為盾尾後3-7環，連續壓注五環，壓注順序為管片底部－對稱腰部－頂部，注漿過程中如果發現盾尾有衡盾泥滲出，立即停止注入，等到注漿壓力降低至注漿孔位後才可再次注漿；其中，衡盾泥的壓注利用盾構機的同步注漿系統或膨潤土注入設備。
需要說明的是，步驟S3的具體方法為：利用盾構機機體上所設超前地質探孔及沿圓周方向布置在盾構機盾體的多個徑向孔向盾構機機體外側壓注步驟S1所得的衡盾泥，壓住順序為盾構機機體底部－對稱腰部－頂部，使得衡盾泥包裹整體盾構機機體，並爭取能夠填充、劈裂進去到土層裂隙、施工間隙、鬆軟地層，湧水涌氣通道中，直到無法注入為止。
需要說明的是，步驟S4的具體方法為：利用盾構機的同步注漿系統或膨潤土注入設備、同步注漿管路和螺旋出土機配合工作進行渣土置換：注入位置主要為土倉隔板上部觀察孔，注漿前須確認所述觀察孔孔洞貫通，用同步注漿管路連線同步注漿系統或膨潤土注入設備的注入泵和土倉隔板上部觀察孔，注入泵壓力為0.5兆帕；渣土置換過程中土倉上部壓力控制在開倉作業壓力的1.0-1.25倍範圍；打開螺旋出土機後出土口勻速排土，保證排土量與注入量基本平衡，該過程低速旋轉盾構機刀盤，促使衡盾泥與渣土混合，將大粒徑顆粒懸浮、裹攜、置換出來；當螺旋機出土機所排出的連續為衡盾泥時，停止注入，渣土置換結束；整個置換過程中不開保壓系統，但確保土倉內的壓力不低於地層計算的土壓；嚴格控制螺旋出土機的出土速度，保證每次置換渣土體積不大於同步注漿系統或膨潤土注入設備的儲備衡盾泥的體積。
進一步需要說明的是，所述土倉隔板上部觀察孔的設定方式為通過土倉隔板的10點位到2點位之間設定3個並連線平衡閥，一個布設在10點位、一個布設在12點位和一個布設在2點位。
需要說明的是，步驟S5的具體方法為：回縮推進盾構機的千斤頂或鉸接千斤使盾構機後退一定距離，便於衡盾泥填充在盾構機刀盤與掌子面之間間隙形成厚度與後退距離相當的泥牆；在該過程中，控制盾構機刀盤低速旋轉，在壓力穩定的情況下，邊後退邊注入衡盾泥，促使加大盾構機刀盤前方的衡盾泥厚度及均勻度。
需要說明的是，步驟S6中，以開倉作業壓力值的0.1倍為一個加壓階梯進行分級加壓，具體步驟如下：第一次加壓：渣土置換完成後，採用同步注漿系統向土倉內繼續注入衡盾泥，控制上部土倉壓力在開倉作業壓力的1.0-1.1倍範圍，上部土倉壓力達到開倉作業壓力的1.1倍後，停止壓注衡盾泥，觀察；如上部土倉壓力降至開倉作業壓力，繼續少量壓注衡盾泥，直至動態穩壓2小時；在之後的第二至第N-1次加壓中，均採用同步注漿系統向土倉內少量注入衡盾泥材料，上部土倉壓力的控制範圍為前一加壓的控制範圍整體增加一個加壓梯級，土倉壓力達到該次加壓的控制範圍的上限值後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至該次加壓的控制範圍的下限值，繼續少量壓注衡盾泥材料，直至動態穩壓2小時；N為加壓總次數。
最後一次加壓過程中，採用同步注漿系統向土倉內少量注入衡盾泥材料，上部土倉壓力的控制範圍為第N-1次加壓的控制範圍整體增加一個加壓梯級；土倉壓力達到控制範圍的上限值後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至控制範圍的下限值，繼續少量壓注衡盾泥材料，直至動態穩壓12小時；在整個分級加壓過程中，盾構機刀盤間隔一定時間緩慢轉動，使得衡盾泥能夠更好的填充到地層中，當分級加壓完成後盾構機刀盤停止轉動，防止形成的泥牆被盾構機刀盤轉動破壞。
需要說明的是，步驟S7的具體方法為：啟動盾構機自帶的氣壓保壓系統，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換，逐步將土倉內壓力降至開倉作業壓力±0.01兆帕，在氣壓保壓系統中，能夠正常穩壓超過6小時，則認為衡盾泥完成護壁泥牆施工過程。
進一步需要說明的是，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換的過程具體為：利用螺旋出土機勻速排出土倉內的衡盾泥，並及時用氣壓進行補充；置換過程中分次下降衡盾泥液面，密切觀察土倉壓力變化。
有益效果
《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》的有益效果在於：
1、突破了盾構在建構（築）物下方、形成水力聯繫的江底、富水斷裂帶、鬆散地層中開倉作業的困難。對於無法採用地面加固地層，氣壓保壓時間持續時間要求較長,且不允許發生過量沉降。該方法不需要地面加固，對地層擾動小，完全可以保證盾構氣壓開倉安全。
2、安全性強，克服傳統材料特點。傳統氣壓法壓注膨潤土泥漿在開挖斷面形成有效隔水泥膜，但泥膜長期暴露在空氣中容易乾裂失效。該施工工藝利用衡盾泥呈膏狀特性，具有一定的止水性、強度、承載力以及和易性等特點，在一定壓力作用下，能夠填充、劈裂進入施工間隙和地層裂隙，能夠及時封堵泄水泄氣通道。突破了盾構在特殊不穩定地層下進倉作業的困難。
3、極大的簡化了材料製備工藝，操作性強：衡盾泥配製設備較為簡單靈活，所需空間小。現場只需要一個100轉/分鐘立式攪拌桶（用作A液攪拌），一個混合罐（用作A液與B液混合）；既可以在地面攪拌混合後，運至指定位置，也可以在隧道內攪拌混合。採用的注漿設備為盾構機通用配置的包括注漿罐和注漿泵的同步注漿系統，或者某些盾構機特別裝備的膨潤土注入設備（包括膨潤土罐和配套泵）；作業環境為自然常壓環境；作業步驟簡單，一般性工程人員簡單培訓後即可實施；
4、社會效益明顯，功效高。地面加固工法需要耗時1～2個月進行加固，甚至需要更多時間進行拆遷和交通疏解；膨潤土氣壓作業需要進行稠度分級，需要配置不同稠度的泥漿，根據一般施工現場條件，要配製出準確的稠度分級，是十分困難的（現場準備周期長，完成全過程至少需要3-5天）。衡盾泥配製過程中該材料無需進行膨化等待，可以組織流水作業；使用時無需進行稠度分級，只需分級加壓過程，極大的簡化了工藝流程，提高施工功效，節省作業時間（完成全過程僅需24小時），並且，該工法採用洞內加固施工，不占用地面，對盾構機地面周圍建築物、居民、城市交通影響小。
5、經濟效益明顯，由於不需要進行地面加固就可以進倉作業，大大節約了地面加固的臨時措施費。
附圖說明
圖1為該發明對盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法流程圖；
圖2為該發明進行衡盾泥置換填充時的狀態參考圖；
圖3為該發明進行衡盾泥注漿時的狀態參考圖；
圖4為衡盾泥在土倉注入點位示意圖。
1—盾構機；11—土倉，111—土倉隔板；12—螺旋出土機；121—螺旋出土機後出土口；13—土倉隔板上部觀察孔及平衡閥；14—超前地質探孔；15—徑向孔；16—推進千斤頂；17—鉸接千斤頂；18—盾構機刀盤，19同步注漿系統，191-同步注漿管路；2—渣土；3—衡盾泥；41—管片吊裝孔；42—打穿混凝土保護層的管片吊裝孔。
權利要求
1.《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》其特徵在於，包括如下步驟：
S1衡盾泥準備：以粘土漿體作為A液、塑化劑作為B液，將A液和B液混合反應得到衡盾泥；
S2盾構機停止掘進後，在盾構管片外側壓注步驟S1得到的衡盾泥形成止水環；
S3盾構機機體外側壓注步驟S1得到的衡盾泥；
S4用步驟S1得到的衡盾泥置換土倉內渣土；
S5置換完成後，盾構機後退，衡盾泥填充在盾構機刀盤與掌子面之間間隙形成厚度與後退距離相當的泥牆；
S6通過注入衡盾泥，在土倉內分級加壓至開倉工作壓力的1.3-1.5倍為止；
S7氣體置換：停止衡盾泥注入，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換，逐步將土倉內壓力降至開倉作業壓力±0.01兆帕。
2.根據權利要求1所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，步驟S1中，A液由粘土乾粉與自來水以質量比1:1.5-1:2混合而成，採用轉數大於100轉/分鐘的立式攪拌筒進行配製，攪拌時間10-20分鐘，使之塑化粘度達到180-250dpa.s即可，攪拌完成後，無需靜止膨化；B液由塑化劑與自來水以質量比1:1混合而成；A液與B液以質量比9:1-13:1在注入前混合得到衡盾泥，混合時充分攪拌，並保證混合均勻，攪拌時間為5-10分鐘；攪拌結束時， 測量其塑化粘度可達到350-400dpa.s即可。
3.根據權利要求1所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，步驟S2的具體方法為：盾構停止掘進後，將步驟S1的衡盾泥泵送至退出盾尾後的所述盾構管片外側，利用打通的管片注漿孔注入衡盾泥，形成止水環；壓注盾構管片位置為盾尾後3-7環，連續壓注五環，壓注順序為管片底部－對稱腰部－頂部，注漿過程中如果發現盾尾有衡盾泥滲出，立即停止注入，等到注漿壓力降低至注漿孔位後才可再次注漿；其中，衡盾泥的壓注利用盾構機的同步注漿系統或膨潤土注入設備。
4.根據權利要求1所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，步驟S3的具體方法為：利用盾構機機體上所設超前地質探孔及沿圓周方向布置在盾構機盾體的多個徑向孔向盾構機機體外側壓注步驟S1所得的衡盾泥，壓住順序為盾構機機體底部－對稱腰部－頂部，使得衡盾泥包裹整體盾構機機體，並爭取能夠填充、劈裂進去到土層裂隙、施工間隙、鬆軟地層，湧水涌氣通道中，直到無法注入為止。
5.根據權利要求1所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，步驟S4的具體方法為：利用盾構機的同步注漿系統或膨潤土注入設備、同步注漿管路和螺旋出土機配合工作進行渣土置換：注入位置主要為土倉隔板上部觀察孔，注漿前須確認所述觀察孔孔洞貫通，用同步注漿管路連線同步注漿系統或膨潤土注入設備的注入泵和土倉隔板上部觀察孔，注入泵壓力為0.5兆帕；渣土置換 過程中土倉上部壓力控制在開倉作業壓力的1.0-1.25倍範圍；打開螺旋出土機後出土口勻速排土，保證排土量與注入量基本平衡，該過程低速旋轉盾構機刀盤，促使衡盾泥與渣土混合，將大粒徑顆粒懸浮、裹攜、置換出來；當螺旋機出土機所排出的連續為衡盾泥時，停止注入，渣土置換結束；整個置換過程中不開保壓系統，但確保土倉內的壓力不低於地層計算的土壓；嚴格控制螺旋出土機的出土速度，保證每次置換渣土體積不大於同步注漿系統或膨潤土注入設備的儲備衡盾泥的體積。
6.根據權利要求5所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，所述土倉隔板上部觀察孔的設定方式為通過土倉隔板的10點位到2點位之間設定3個並連線平衡閥，一個布設在10點位、一個布設在12點位和一個布設在2點位。
7.根據權利要求1所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，步驟S5的具體方法為：回縮推進盾構機的千斤頂或鉸接千斤使盾構機後退一定距離，便於衡盾泥填充在盾構機刀盤與掌子面之間間隙形成厚度與後退距離相當的泥牆；在該過程中，控制盾構機刀盤低速旋轉，在壓力穩定的情況下，邊後退邊注入衡盾泥，促使加大盾構機刀盤前方的衡盾泥厚度及均勻度。
8.根據權利要求1所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，步驟S6中，以開倉作業壓力值的0.1倍為一個加壓階梯進行分級加壓，具體步驟如下：第一次加壓：渣土置換完成後，採用同步注漿系統向土倉內繼續 注入衡盾泥，控制上部土倉壓力在開倉作業壓力的1.0-1.1倍範圍，上部土倉壓力達到開倉作業壓力的1.1倍後，停止壓注衡盾泥，觀察；如上部土倉壓力降至開倉作業壓力，繼續少量壓注衡盾泥，直至動態穩壓2小時；在之後的第二至第N-1次加壓中，均採用同步注漿系統向土倉內少量注入衡盾泥材料，上部土倉壓力的控制範圍為前一加壓的控制範圍整體增加一個加壓梯級，土倉壓力達到該次加壓的控制範圍的上限值後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至該次加壓的控制範圍的下限值，繼續少量壓注衡盾泥材料，直至動態穩壓2小時；N為加壓總次數；最後一次加壓過程中，採用同步注漿系統向土倉內少量注入衡盾泥材料，上部土倉壓力的控制範圍為第N-1次加壓的控制範圍整體增加一個加壓梯級；土倉壓力達到控制範圍的上限值後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至控制範圍的下限值，繼續少量壓注衡盾泥材料，直至動態穩壓12小時；在整個分級加壓過程中，盾構機刀盤間隔一定時間緩慢轉動，使得衡盾泥能夠更好的填充到地層中，當分級加壓完成後盾構機刀盤停止轉動，防止形成的泥牆被盾構機刀盤轉動破壞。
9.根據權利要求1所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，步驟S7的具體方法為：啟動盾構機自帶的氣壓保壓系統，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換，逐步將土倉內壓力降至開倉作業壓力±0.01兆帕，在氣壓保壓系統中，能夠正常穩壓超過 6小時，則認為衡盾泥完成護壁泥牆施工過程。
10.根據權利要求9所述的盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法，其特徵在於，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換的過程具體為：利用螺旋出土機勻速排出土倉內的衡盾泥，並及時用氣壓進行補充；置換過程中分次下降衡盾泥液面，密切觀察土倉壓力變化。
實施方式
操作內容
如圖1所示，《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》包括如下步驟：
S1衡盾泥準備：以粘土漿體作為A液、塑化劑作為B液，將A液和B液混合反應得到衡盾泥；
S2盾構機停止掘進後，在盾構管片外側壓注步驟S1得到的衡盾泥形成止水環；
S3盾構機機體外側壓注步驟S1得到的衡盾泥；
S4用步驟S1得到的衡盾泥置換土倉內渣土；
S5置換完成後，盾構機後退，衡盾泥填充在盾構機刀盤與掌子面之間間隙形成厚度與後退距離相當的泥牆；
S6通過注入衡盾泥，在土倉內分級加壓至開倉工作壓力的1.3-1.5倍為止；
S7氣體置換：停止衡盾泥注入，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換，逐步將土倉內壓力降至開倉作業壓力±0.01兆帕。
需要說明的是，步驟S1中，A液由粘土乾粉與自來水以質量比1:1.5-1:2混合而成，採用轉數大於100轉/分鐘的立式攪拌筒進行配製，攪拌時間10-20分鐘，使之塑化粘度達到180-250dpa.s即可，攪拌完成後，無需靜止膨化；B液由塑化劑與自來水以質量比1:1混合而成；A液與B液以質量比9:1-13:1在注入前混合得到衡盾泥，混合時充分攪拌，並保證混合均勻，攪拌時間為5-10分鐘；攪拌結束時，測量其塑化粘度可達到350-400dpa.s即可。
需要說明的是，步驟S2的具體方法為：盾構停止掘進後，將步驟S1的衡盾泥泵送至退出盾尾後的所述盾構管片外側，利用打通的管片注漿孔注入衡盾泥，形成止水環；壓注盾構管片位置為盾尾後3-7環，連續壓注五環，壓注順序為管片底部－對稱腰部－頂部，注漿過程中如果發現盾尾有衡盾泥滲出，立即停止注入，等到注漿壓力降低至注漿孔位後才可再次注漿；其中，衡盾泥的壓注利用盾構機的同步注漿系統或膨潤土注入設備。
需要說明的是，步驟S3的具體方法為：利用盾構機機體上所設超前地質探孔及沿圓周方向布置在盾構機盾體的多個徑向孔向盾構機機體外側壓注步驟S1所得的衡盾泥，壓住順序為盾構機機體底部－對稱腰部－頂部，使得衡盾泥包裹整體盾構機機體，並爭取能夠填充、劈裂進去到土層裂隙、施工間隙、鬆軟地層，湧水涌氣通道中，直到無法注入為止。
需要說明的是，步驟S4的具體方法為：利用盾構機的同步注漿系統或膨潤土注入設備、同步注漿管路和螺旋出土機配合工作進行渣土置換：注入位置主要為土倉隔板上部觀察孔，注漿前須確認所述觀察孔孔洞貫通，用同步注漿管路連線同步注漿系統或膨潤土注入設備的注入泵和土倉隔板上部觀察孔，注入泵壓力為0.5兆帕；渣土置換過程中土倉上部壓力控制在開倉作業壓力的1.0-1.25倍範圍；打開螺旋出土機後出土口勻速排土，保證排土量與注入量基本平衡，該過程低速旋轉盾構機刀盤，促使衡盾泥與渣土混合，將大粒徑顆粒懸浮、裹攜、置換出來；當螺旋機出土機所排出的連續為衡盾泥時，停止注入，渣土置換結束；整個置換過程中不開保壓系統，但確保土倉內的壓力不低於地層計算的土壓；嚴格控制螺旋出土機的出土速度，保證每次置換渣土體積不大於同步注漿系統或膨潤土注入設備的儲備衡盾泥的體積。
進一步需要說明的是，所述土倉隔板上部觀察孔的設定方式為通過土倉隔板的10點位到2點位之間設定3個並連線平衡閥，一個布設在10點位、一個布設在12點位和一個布設在2點位。
需要說明的是，步驟S5的具體方法為：回縮推進盾構機的千斤頂或鉸接千斤使盾構機後退一定距離，便於衡盾泥填充在盾構機刀盤與掌子面之間間隙形成厚度與後退距離相當的泥牆；在該過程中，控制盾構機刀盤低速旋轉，在壓力穩定的情況下，邊後退邊注入衡盾泥，促使加大盾構機刀盤前方的衡盾泥厚度及均勻度。
需要說明的是，步驟S6中，以開倉作業壓力值的0.1倍為一個加壓階梯進行分級加壓，具體步驟如下：
第一次加壓：渣土置換完成後，採用同步注漿系統向土倉內繼續注入衡盾泥，控制上部土倉壓力在開倉作業壓力的1.0-1.1倍範圍，上部土倉壓力達到開倉作業壓力的1.1倍後，停止壓注衡盾泥，觀察；如上部土倉壓力降至開倉作業壓力，繼續少量壓注衡盾泥，直至動態穩壓2小時；
在之後的第二至第N-1次加壓中，均採用同步注漿系統向土倉內少量注入衡盾泥材料，上部土倉壓力的控制範圍為前一加壓的控制範圍整體增加一個加壓梯級，土倉壓力達到該次加壓的控制範圍的上限值後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至該次加壓的控制範圍的下限值，繼續少量壓注衡盾泥材料，直至動態穩壓2小時；N為加壓總次數；最後一次加壓過程中，採用同步注漿系統向土倉內少量注入衡盾泥材料，上部土倉壓力的控制範圍為第N-1次加壓的控制範圍整體增加一個加壓梯級；土倉壓力達到控制範圍的上限值後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至控制範圍的下限值，繼續少量壓注衡盾泥材料，直至動態穩壓12小時；在整個分級加壓過程中，盾構機刀盤間隔一定時間緩慢轉動，使得衡盾泥能夠更好的填充到地層中，當分級加壓完成後盾構機刀盤停止轉動，防止形成的泥牆被盾構機刀盤轉動破壞。
需要說明的是，步驟S7的具體方法為：啟動盾構機自帶的氣壓保壓系統，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換，逐步將土倉內壓力降至開倉作業壓力±0.01兆帕，在氣壓保壓系統中，能夠正常穩壓超過6小時，則認為衡盾泥完成護壁泥牆施工過程。
進一步需要說明的是，利用空氣對土倉內衡盾泥進行置換的過程具體為：利用螺旋出土機勻速排出土倉內的衡盾泥，並及時用氣壓進行補充；置換過程中分次下降衡盾泥液面，密切觀察土倉壓力變化。
實施案例
實施例（如圖2-圖4所示）
（1）判斷盾構機1停機位置地質情況。根據地質勘察資料、盾構機掘進出土的渣樣（如：渣樣中含有花崗岩岩塊占總渣樣百分比、渣樣的形狀；非花崗岩渣土樣品的總量）進行判斷，確定是否採用衡盾泥3進倉施工作業。
（2）停機前，如使用主動鉸接盾構機，最後5-10cm掘進長度採用鉸接千斤頂17進行掘進，方便採取步驟五所述措施。
（3）步驟一，施工準備：首先將同步注漿系統通過多個管路與土倉隔板111、超前地質探孔14、徑向孔15等多個注入點位相連。
A、該實施例中，所述土倉隔板111的上部觀察孔及平衡閥13選用一個10點位、一個12點位和一個2點位，超前地質探孔14與徑向孔15沿盾構機1機體圓周方向布設。所使用的衡盾泥注入系統為同步注漿系統19。
B、材料準備：衡盾泥制配：衡盾泥為雙組份現場配製產品，A液為粘土漿體（由粘土乾粉與自來水混合而成），B液為塑化劑（由塑化劑與自來水以質量比1:1混合而成），現場配漿比例:粘土乾粉:水＝1:2，而A液:B液＝9:1-13:1（塑化泥漿）。粘土乾粉與水攪拌要求均勻，無結團顆粒，通過檢測塑化粘度，達到指標後（180-250dpa.s），認為A液滿足拌制要求。再按配比加入B液，要求充分攪拌均勻、測量其塑化粘度可達到350-400dpa.s後才可進行施灌。
（4）步驟二，盾構管片止水環封堵，根據盾構機所處的地層裂隙水水量大小以及是否位於下坡段趨勢，利用盾構管片打通的吊裝孔42注入衡盾泥，形成止水環止水。注入環數為拖出盾尾後第3-7環，連續壓注五環。管片注漿孔為盾構管片打穿混凝土保護層的管片吊裝孔41，禁止選擇K塊的吊裝孔作為注漿孔。注漿前須清理吊裝孔內雜物，擰上球閥，然後採用鋼釺或衝擊鑽將吊裝孔外砼保護層鑿穿42。注入設備可選盾構機同步注漿設備19，採用承壓軟管臨時連線注漿設備出口和同步注漿管路191。主要通過壓力控制，直到無法注入為止。起始注入點位為拖出盾尾後第3環，單環壓注順序為管片底部－對稱腰部－頂部，注漿終止壓力控制為0.3兆帕-0.4兆帕。加注過程中，應做好盾尾刷的保護，避免注入壓力過大，擊穿盾尾刷。
（5）步驟三：利用盾構機機體超前地質探孔14及徑向孔15，所選取的多個徑向孔15沿圓周方向布置在盾構機1盾體。首先要確認注漿孔15是否貫通。可將徑向孔球閥輕微打開，看是否有泥水滲出；如無，則可能堵塞，可加大球閥打開程度，採用鋼釺或衝擊鑽疏通徑向孔15。壓注衡盾泥應以壓力控制為主，順序為盾構機底部－對稱腰部－頂部，注漿終止壓力控制為0.4兆帕-0.5兆帕。
（6）步驟四：採用螺旋出土機12和步驟二中所述同步注漿系統19對盾構機的土倉11進行渣土2置換，通過土倉隔板上部觀察孔及及平衡閥13選用10點位、12點位和3點位注入衡盾泥。
A、注入過程中，應嚴格控制土倉壓力在0.2-0.25兆帕範圍以內，避免壓力過度波動擾動地層。即，當衡盾泥注入時土倉壓力大於0.25兆帕後，應應暫停注入30分鐘，觀察壓力變化，如30分鐘內壓力下降至2.0bar恢復壓漿。
B、注入進行至一定程度後，土倉壓力基本穩定，壓降較小，應打開螺旋機後閘門適當排土121，但應保證排土量與注入量基本平衡。
C、渣土置換過程中，應每隔10-20分鐘且慢速（0.5轉/分鐘）轉動1-2次盾構機刀盤18。利用衡盾泥黏度的可逆性，通過盾構機刀盤18轉動，達到衡盾泥懸浮、裹挾大粒徑渣土顆粒及更好的排渣效果。當螺旋出土機後出土口121出土連續為衡盾泥時，停止注入，置換完成。
D、排渣過程中，衡盾泥可能存在在螺旋出土機後出土口121位置堵塞，無法被皮帶機帶出情況看，可採用人工輔助。
（7）步驟五：置換完成以後，為增強盾構機刀盤18與掌子面之間衡盾泥厚度及“泥牆”形成，要求盾構機後退5cm左右，對於主動鉸接盾構機，停止掘進前，已經採取預推措施，可以直接利用鉸接千斤頂17進行回縮；如果是被動鉸接，利用氣壓，回縮全部推進千斤頂16，後退盾構機，但是必須注意盾尾刷的保護。後退過程中，應嚴格控制土倉壓力的波動值，同時，為使得衡盾泥均勻，應低速轉動刀盤18（0.1轉/分鐘）
（8）步驟六分級加壓衡盾泥無需進行材料黏度分級，只需要進行加壓壓力分級：在該實施例中，以0.2兆帕作為開倉工作壓力值，因此0.02兆帕為一個加壓階梯，加壓至開倉工作壓力的1.3-1.5倍為止（該實施例中取1.4倍）。
6.1）第一次加壓，即渣土置換完成後，採用同步注漿系統19向土倉11內繼續少量補註衡盾泥，過程中嚴格控制上部土倉在0.20兆帕-0.22兆帕，即土倉壓力達到0.22兆帕後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至0.20兆帕後，繼續少量壓注衡盾泥，直至動態穩壓2小時。
6.2）第一次加壓後，繼續採用同步注漿系統19向土倉11內少量補註衡盾泥，過程中嚴格控制上部土倉在0.22兆帕-0.24兆帕，即土倉壓力達到0.24兆帕後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至0.22兆帕後，繼續少量壓注衡盾泥，直至動態穩壓2小時。
6.3）第二次加壓後，繼續採用同步注漿系統19向土倉11內少量注入衡盾泥，過程中嚴格控制上部土倉在0.24兆帕-0.26兆帕，即土倉壓力達到0.26兆帕後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至0.24兆帕後，繼續少量壓注衡盾泥，直至動態穩壓2小時。
6.4）步驟604第三次加壓後，繼續採用同步注漿系統19向土倉11內少量補註衡盾泥，過程中嚴格控制上部土倉在0.26兆帕-0.28兆帕，即土倉壓力達到0.28兆帕後，停止壓注衡盾泥，觀察；如土倉壓力降至0.26兆帕後，繼續少量壓注衡盾泥，直至動態穩壓12小時。
（9）步驟七中進行氣壓置換時，具體是通過盾構機自帶的氣壓保壓系統（空壓機及輔助壓氣設備）向土倉內送入高壓氣體，並通過利用螺旋出土機12勻速排出衡盾泥，注入高壓氣體以0.02兆帕為一個單位，將土倉內壓力由0.28兆帕，緩慢降至0.20兆帕。至此，衡盾泥“泥牆”護壁施工結束，壓氣作業正式開始。
榮譽表彰
2020年11月，《盾構用衡盾泥氣壓開倉保壓護壁施工方法》獲得第六屆廣東專利獎銀獎。
