一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式及其施工方法技术

一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式及其施工方法，它涉及城市轨道交通施工技术领域；从矿山法隧道段采用台阶法开挖、施工接收段隧道初期支护，开挖至对接点时封闭堵头墙；对对接段前方地层进行注浆加固；然后浇筑接收段封闭箱体衬砌，内部填充水泥砂浆；接着盾构匀速掘进直接破除堵头墙和填充水泥砂浆后进入箱体衬砌；盾构机刀盘设计为可拆卸式，接着在盾构机外壳上设置吊点，拆除盾构机各部件从后方盾构隧道运出，盾构机钢壳留置在洞内；最后在其内部施作二次衬砌连接各段。本发明专利技术适用于水下及海底隧道和地下结构采用矿山法和盾构法的对接施工，结构稳定性和施工安全性好，丰富了盾构工法的组织形式。

Structure and method for combined butt joint of shield tunnel in underwater mine

A combination of underwater mining shield tunnel structure and construction method thereof, which relates to the technical field of city rail transit construction; from the mining method of tunnel excavation and construction period by step method of receiving tunnel initial support, excavation to the docking point closed plug wall; grouting reinforcement of butt section in front of formation; then pouring the receiving section closed box lining, filled with cement mortar; then the shield TBM break uniform plug wall and filled into the box after the cement mortar lining; the cutterhead design is removable, then hanging point set in the shield casing, demolition of shield machine parts shipped from the rear of the shield tunnel, shield steel shell in lien the last; in its internal facilities for the two lining connection section. The invention is suitable for the butt joint construction of underwater and submarine tunnels and underground structures by the mining method and the shield method. The structure stability and the construction safety are good, and the organization forms of the shield construction methods are enriched.

【技术实现步骤摘要】
一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式及其施工方法
本专利技术涉及城市轨道交通施工
，具体涉及一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式及其施工方法。
技术介绍
随着城市建设进程的加快，对地面交通、环境影响小的地下空间越来越多地受到青睐。我国城市地铁建设正在快速发展，海滨城市的地铁过海线路规划也越来越多。目前我国海底隧道的建设尚处于起步阶段，而且各个城市其地层的差异性及施工环境的复杂性都有不同，过海区间隧道适合采用的施工方法和结构型式也有所区别。适合水下隧道建设的施工方法主要有围堰明挖法、矿山法、盾构法和沉管法，根据所处环境条件和地质条件采用不同工法。矿山法和盾构法作为暗挖工法，对周边环境影响小，在城市隧道和地下工程中采用较多。矿山法机动灵活，实施组织方便，造价低，控制地层变形能力稍差；盾构法控制地层能力强，施工速度快，采用大型盾构机设备，需要大型空间合理组织盾构始发和接收。在城市轨道交通或铁路、公路等地下工程中，区间隧道盾构组织一般通过明挖地铁车站或竖井来实现盾构机的始发和接收。穿越水域的海底隧道或水下隧道，一般在水域范围采用的都是单一工法。矿山法可双向掘进，海底实现贯通后浇筑二衬混凝土实现隧道连接。沉管法分节沉放，最终接头设置在岸边水深较浅处实现整条隧道贯通。盾构法一般在海边陆地设置竖井始发，对岸陆地设置竖井接收；或者两台盾构机在岸边相向掘进，海域中部对地层加固，实施机械对接。在海底或水下隧道采用两种工法时，一般也都是在岸边设置竖井，实现盾构法和矿山法的连接。采用上述常规盾构组织隧道施工的方法存在一些不足，首先是施工组织不灵活，限制了盾构工法的利用范围。盾构和其他工法连接时，只能采用明挖竖井进行大型盾构机的吊拆，对于穿越水域只能设置在岸边陆地。其次，如果盾构法和矿山法区间连接点位于水域，需要在海中设置竖井，设置竖井要先围堰筑岛，影响航道通行，投资费用和施工难度都将显著增加。再次，如果在海底先用矿山法施工施工一个扩大接收洞室，盾构空推通过矿山法区间，这样需要整个矿山法断面都需加大断面，投资增加；同时在海域设置大型接收洞室和长距离空推盾构施工风险高。最后是海域隧道一般都是控制性节点工程，工期要求高，采用单一盾构法组织不够灵活，盾构一旦出现问题没有好的应对解决方案，影响整个工程进度。从上面的分析可以看出，一般采用盾构法和矿山法施工水下隧道，连接位置设置在陆域通过竖井方式，存在施工组织不灵活和效率低明显缺点。结合地层条件和加固处理，为提高施工组织灵活性和效率，减小施工风险，提出一种利用矿山法隧道的端头施工接收洞，盾构机械刀盘设置为可拆卸，采用接收箱体、管片衬砌、模筑衬砌联合组成，实现在海域中部矿山法和盾构工法对接施工。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种安全可靠、施工方便快捷、节省工程造价的水底矿山盾构隧道机械土木组合对接的施工方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式，它包含矿山段和盾构段，矿山段的一端设置有盾构段；所述的矿山段包含接收段隧道初期支护、堵头墙、加固锚杆、接收地层加固、矿山段隧道二次衬砌、接收段隧道箱体衬砌、箱体衬砌端墙、填注水泥砂浆、盾构管片衬砌、盾构机钢壳、接收段二次衬砌、二衬堵头墙、加强二次衬砌；所述的接收段隧道初期支护的端部设置有堵头墙，堵头墙上设置有加固锚杆；所述的接收段隧道初期支护的一端设置有接收地层加固；所述的接收段隧道初期支护内设置有矿山段隧道二次衬砌和接收段隧道箱体衬砌，接收段隧道箱体衬砌的一端设置有箱体衬砌端墙，接收段隧道箱体衬砌和箱体衬砌端墙内设置填注水泥砂浆；所述的接收段隧道箱体衬砌的一端插设有盾构管片衬砌；所述的盾构机钢壳内设置有接收段二次衬砌，接收段二次衬砌上设置有二衬堵头墙；所述的盾构管片衬砌内设置有加强二次衬砌。作为优选，所述的盾构管片衬砌上设置管片背后注浆。作为优选，所述的盾构机钢壳上设置有钢壳背后注浆。作为优选，所述的加强二次衬砌上设置加强圈梁。一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式的施工方法，它包含如下步骤：1、从矿山法隧道段采用钻爆法或浅埋暗挖法进行接收段隧道初期支护施工，接收段隧道采用上下台阶法人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作隧道初期支护，开挖至预定对接点时对端墙进行喷射混凝土封闭形成堵头墙，并在堵头墙上设置加固锚杆注浆以稳定端墙；2、进行接收地层加固，分段向盾构隧道方向进行超前深孔注浆堵水加固地层；3、加固完成后进行钻孔检查，然后施作矿山段隧道二次衬砌、接收段隧道箱体衬砌，箱体衬砌拱部预留注浆钢管压住水泥浆保证衬砌拱部密实，接着模筑箱体衬砌端墙进行封闭，而后开孔在箱体衬砌内填注水泥砂浆，充满整个箱体衬砌；4、盾构机沿盾构法隧道向对接点掘进，拼装管片衬砌，掘进至预定对接点时盾构机刀盘直接破除堵头墙，然后匀速持续掘进至箱体衬砌端墙位置，边掘进边拼装管片，加强管片背后同步注浆；盾构掘进过程中挖除箱体衬砌内水泥砂浆，使得盾构机在平衡状态下接收；5、对盾构机后部管片注浆密实度进行检测，然后拆除盾构机后配套系统从盾构隧道后方运出；接着在盾构机钢壳上设置吊点，配合洞内地面千斤顶依次拆除尾盾、中盾和前盾；凿除箱体衬砌端墙，拆解盾构机刀盘，施作钢壳背后注浆，对盾构机钢壳背后压住水泥浆填充后方空隙密实；6、在上述结构内缘铺设防水层，从矿山法段开始分段安装模板台车或脚手架，模筑接收段二次衬砌和正常矿山法段交接处二衬堵头墙；与盾构法段交界段在管片内模筑加强二次衬砌，设置加强圈梁，即完成矿山盾构隧道机械土木组合对接的施工。作为优选，上述步骤1中，所述接收段隧道采用类圆形断面，长度不小于盾构机头长度与1.5倍盾构管片外径之和。作为优选，上述步骤1中，所述隧道初期支护采用格栅钢架喷射混凝土结构，根据地层情况厚度取250～300mm。所述堵头墙采用喷射混凝土结构或素混凝土结构。作为优选，上述步骤1中，所述堵头墙加固锚杆采用玻璃纤维锚杆并注浆，横竖向间距1.5m，梅花型布置。作为优选，上述步骤2中，所述接收地层加固的范围为隧道开挖外轮廓以外3.0m，加固长度不小于12m；采用注浆法加固，注浆浆液为超细水泥浆，保证堵水和加固效果。作为优选，上述步骤3中，所述矿山段隧道二次衬砌、接收段隧道箱体衬砌及端墙均采用钢筋混凝土结构；所述接收段隧道箱体衬砌内轮廓比盾构管片外轮廓外放至少300mm。作为优选，上述步骤4中，所述盾构机为泥水平衡式盾构机，刀盘为可拆卸式。作为优选，上述步骤4中，所述盾构机在进入加固区之前，盾构管片增设2个注浆孔，加强二次注浆和多次注浆，注浆浆液可采用水泥水玻璃双液浆，保证封堵管片背后地下水不形成纵向串流。作为优选，上述步骤5中，盾构机钢壳不拆除留设在洞中，其余盾构机部件分段分开拆除运出洞外，钢壳背后采用水泥砂浆或普通水泥单液浆进行注浆填充，盾构机拆除后，如发现个别部位存在渗漏水情况，需重复注浆进行堵漏。作为优选，上述步骤6中，所述接收段二次衬砌和加强二次衬砌均采用钢筋混凝土结构，圆形断面，断面厚度250～600mm。在二次衬砌拱部预埋注浆钢管对二衬后面空隙注浆填充。作为优选，上述步骤6中，所述加强二次衬砌长度范围不小于1.5D。本专利技术的有益效果为：1、实现在水域中部下方地层中矿山法隧道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式，其特征在于：它包含矿山段和盾构段，矿山段的一端设置有盾构段；所述的矿山段包含接收段隧道初期支护、堵头墙、加固锚杆、接收地层加固、矿山段隧道二次衬砌、接收段隧道箱体衬砌、箱体衬砌端墙、填注水泥砂浆、盾构管片衬砌、盾构机钢壳、接收段二次衬砌、二衬堵头墙、加强二次衬砌；所述的接收段隧道初期支护的端部设置有堵头墙，堵头墙上设置有加固锚杆；所述的接收段隧道初期支护的一端设置有接收地层加固；所述的接收段隧道初期支护内设置有矿山段隧道二次衬砌和接收段隧道箱体衬砌，接收段隧道箱体衬砌的一端设置有箱体衬砌端墙，接收段隧道箱体衬砌和箱体衬砌端墙内设置填注水泥砂浆；所述的接收段隧道箱体衬砌的一端插设有盾构管片衬砌；所述的盾构机钢壳内设置有接收段二次衬砌，接收段二次衬砌上设置有二衬堵头墙；所述的盾构管片衬砌内设置有加强二次衬砌。

【技术特征摘要】
1.一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式，其特征在于：它包含矿山段和盾构段，矿山段的一端设置有盾构段；所述的矿山段包含接收段隧道初期支护、堵头墙、加固锚杆、接收地层加固、矿山段隧道二次衬砌、接收段隧道箱体衬砌、箱体衬砌端墙、填注水泥砂浆、盾构管片衬砌、盾构机钢壳、接收段二次衬砌、二衬堵头墙、加强二次衬砌；所述的接收段隧道初期支护的端部设置有堵头墙，堵头墙上设置有加固锚杆；所述的接收段隧道初期支护的一端设置有接收地层加固；所述的接收段隧道初期支护内设置有矿山段隧道二次衬砌和接收段隧道箱体衬砌，接收段隧道箱体衬砌的一端设置有箱体衬砌端墙，接收段隧道箱体衬砌和箱体衬砌端墙内设置填注水泥砂浆；所述的接收段隧道箱体衬砌的一端插设有盾构管片衬砌；所述的盾构机钢壳内设置有接收段二次衬砌，接收段二次衬砌上设置有二衬堵头墙；所述的盾构管片衬砌内设置有加强二次衬砌。2.一种水底矿山盾构隧道组合对接结构形式的施工方法，其特征在于它包含如下步骤：(1)、从矿山法隧道段采用钻爆法或浅埋暗挖法进行接收段隧道初期支护施工，接收段隧道采用上下台阶法人工开挖，开挖完成后立即在开挖断面外缘施作隧道初期支护，开挖至预定对接点时对端墙进行喷射混凝土封闭形成堵头墙，并在堵头墙上设置加固锚杆注浆以稳定端墙；(2)、进行接收地层加固，分段向盾构隧道方向进行超前深孔注浆堵水加固地层；(3)、加固完成后进行钻孔检查，然后施作矿山段隧道二次衬砌、接收段隧道箱体衬砌，箱体衬砌拱部预留注浆钢管压住水泥浆保证衬砌拱部密实，接着模筑箱体衬砌端墙进行封闭，而后开孔在箱体衬砌内填注水泥砂浆，充满整个箱体衬砌；(4)、盾构机沿盾构法隧道向对接点掘进，拼装管片衬砌，掘进至预定对接点时盾构机刀盘直接破除堵头墙，然后匀速持续掘进至箱体衬砌端墙位置，边掘进边拼装管片，加强管片背后同步注浆；盾构掘进过程中挖除箱体衬砌内水泥砂浆，使得盾构机在平衡状态下接收；(5)、对盾构机后部管片注浆密实度进行检测，然后拆除盾构机后配套系统从盾构隧道后方运出；接着在盾构机钢壳上设置吊点，配合洞内地面千...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋超业，贺维国，许黎明，袁勇，金若翃，逄铁铮，周建军，严金秀，黄宝龙，杜宝义，
申请(专利权)人：中铁隧道勘测设计院有限公司，中铁第六勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12