一种盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法，包括如下步骤：当急转弯曲线外侧围岩为破碎围岩时，对破碎围岩进行注浆预加固，待加固完成后再盾构转弯掘进。盾构曲线掘进过程中，向转弯曲线内侧的盾壳外侧注入膏状惰性填充材料，使盾构头部缓慢修正；微型封隔膜袋与管片预留注浆孔连接，开启注浆设备向该装置注浆使其内部微型封隔膜袋膨胀，膨胀后的微型封隔膜袋通过注浆孔压入管片外侧，根据转弯曲线调整各个微型封隔膜袋的体积，使其围成的筒状结构的轴线与转弯轴线平行；同时，向各个微型封隔膜袋之间的间隙进行同步注浆填充。以保证盾构的安全、快速、精确、高效急转弯施工。

A Construction Method of Shield Tunneling with Accelerated Curve for Auxiliary Turning

The invention discloses an auxiliary turning construction method for shield rapid curve tunneling, which comprises the following steps: when the surrounding rock outside the sharp curve tunneling line is broken surrounding rock, grouting pre-reinforcement is carried out for the broken surrounding rock, and then shield turning tunneling is carried out after the reinforcement is completed. In the course of shield curve tunneling, paste inert filling material is injected into the outer side of shield shell inside the turning curve line to make shield head corrected slowly; the micro-diaphragm bag is connected with the reserved grouting hole of the segment, and the grouting equipment is opened to expand the micro-diaphragm bag inside the device. The expanded micro-diaphragm bag is pressed into the outer side of the segment through the grouting hole and adjusted according to the turning curve line. The volume of each miniature diaphragm bag makes the axis of the cylindrical structure parallel to the turning axis. Meanwhile, the gap between each miniature diaphragm bag is filled by synchronous grouting. In order to ensure the safe, fast, accurate and efficient steep turning construction of shield.

【技术实现步骤摘要】
一种盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法
本专利技术涉及一种盾构曲线施工方法，具体涉及一种盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法。
技术介绍
盾构法由于对地面扰动小、机械化程度高、隧道成型质量好，近年来在我国软土地区城市隧道修建过程中的应用越来越为广泛。地下空间开发越来越多，导致盾构线路选择困难，在设计和施工时为了绕过建筑物和管线密集区，必须进行曲线施工，在一些特殊条件下需要进行急曲线小半径转弯施工，和盾构隧道直线掘进相比，急曲线施工风险和难度极大。为保证盾构机安全、精确、快速、连续地急转弯，需要在急曲线施工时提供辅助转弯方法，保证盾构施工过程中从刀盘转弯到管片拼装的施工精度，减小盾构超挖和盾构纠偏，保证整个施工过程安全、流畅地进行。盾构急曲线施工时最难控制的就是转弯精度，转弯角度过大和过小都会导致管片精确拼装困难，转弯曲线外侧刀盘需要地层提供稳定支撑，若围岩较为破碎，则无法提供转弯需要的地层反力，导致转弯困难，使转弯角度过小。而且盾构在急转弯时容易产生操作偏差，使得盾构转弯角度过大，进而产生一定程度的超挖，一方面影响管片的精确拼装，另一方面，盾壳与地层之间超挖的间隙若不能及时填充，会导致外侧地层向内收敛变形较大容易卡死盾构机。传统方法中一般是采用千斤顶的推力对盾构机进行纠偏，由于千斤顶的推力调整量很小，更加加大了隧道轴线控制和纠偏的难度。此外，盾构机急转弯过后面临管片拼装的难题，管片拼装要按照转弯半径进行铺设，管片难以按照设定的倾斜角度进行安装，而且管片的位置难以进行固定。盾尾同步注浆浆液注入效果受地下水影响较大，向建筑间隙中注入的浆液向地层渗透、流失，使得管片壁后填充效果不佳，管片无法及时定位，影响转弯过程中的拼装精度。为保证盾构急转弯施工质量，需要辅助转弯方法来解决上述存在的问题。
技术实现思路
针对克服以上现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法，该辅助施工方法能够保障盾构急转弯施工中从盾构刀盘开始转弯到后续管片拼装整个过程的顺利实施，能够快速填充盾壳与地层之间和管片与地层之间的建筑间隙，控制地层变形和地表沉降，保障急转转弯施工精度，利于盾构姿态调整。为了解决以上问题，本专利技术技术方案为：一种盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法，包括如下步骤：盾构曲线掘进过程中，向转弯曲线内侧的盾壳外侧注入膏状惰性填充材料，使盾构头部缓慢修正；将多个微型封隔膜袋铺设于管片壁后间隙，并与管片预留注浆孔连接，开启注浆设备向微型封隔膜袋注浆，使其膨胀，根据转弯曲线调整各个微型封隔膜袋的体积，使其围成的筒状结构的轴线与转弯轴线平行；同时，向各个微型封隔膜袋之间的间隙进行同步注浆填充。膏状惰性填充材料不与周围环境反应，还可以快速填充盾构超挖间隙，防止岩块掉落，控制地层变形，润滑保护盾壳，减小摩擦阻力、保障盾构急转弯连续进行。微型封隔膜袋体积可以自由膨胀，膨胀前可折叠存放于注浆设备管路中，使用时通过注浆量调整各个隔膜袋的膨胀体积，以与转弯角度相适应，进而可固定管片的位置，保证管片拼装精度。向微型封隔膜袋中注浆后再进行充填，可以避免浆液向地层渗透、流失，保证管片壁后填充效果，弥补同步注浆浆液流失导致的前期支护不足的缺陷。同步注浆与微型封隔膜袋支撑相互配合使用，微型封隔膜袋可快速填充管片壁后间隙，提供早期支撑强度，可快速固定管片位置，同步注浆浆液则可填充微型封隔膜袋未填充的部位，使微型封隔膜袋之间的间隙得以填充，进一步保证了支护强度。优选的，当盾构急转弯角度超过预设值时，在超挖部分填充膏状惰性填充材料，使盾构头部缓慢修正。在盾构急转弯施工时填充盾构超挖部分，可以使盾构机头部角度缓慢修正，起到控制盾构姿态的作用，避免纠偏过大对地层产生较大扰动。优选的，所述微型封隔膜袋中所用浆液与同步注浆填充的浆液相同。优选的，所述微型封隔膜袋的材质为弹性较好的硅胶制成的不透水袋，能够抵抗1MPa的水压或注浆压力而不破裂。优选的，所述微型封隔膜袋环绕盾构四周设置，相邻两个微型封隔膜袋之间的距离为30～50cm。优选的，所述膏状惰性填充材料为自主研发的惰性填充材料。具有一定的抗沉陷性和抗冲刷性，不与周围环境反应，在盾构急转弯施工时起填充空隙、润滑盾壳、减小摩擦阻力、保护盾壳的作用。优选的，当急转弯曲线外侧围岩为破碎围岩时，对破碎围岩进行注浆预加固，待加固完成后再盾构转弯掘进。盾构转弯时，刀盘处受到的地层反力最大，然后向后线性减小，所以对外侧围岩进行加固，使得地层为转弯提供持续稳定的支撑反力，以保证刀盘可以顺利转弯，进而保证盾构转弯的精确度。本专利技术的有益效果为：在盾构急转弯施工时填充盾构超挖部分，可以使盾构机头部角度缓慢修正，起到控制盾构姿态的作用，避免纠偏过大对地层产生较大扰动。同时还可以快速填充盾构超挖间隙，防止岩块掉落，控制地层变形，减小摩擦阻力、保障盾构急转弯连续进行。微型封隔膜袋体积可以自由膨胀，膨胀前可折叠存放于注浆设备管路中，使用时通过注浆量调整各个隔膜袋的膨胀体积，以与转弯角度相适应，进而可固定管片的位置，保证管片拼装精度。向微型封隔膜袋中注浆后再进行充填，可以避免浆液向地层渗透、流失，保证管片壁后填充效果，弥补同步注浆浆液流失导致的前期支护不足的缺陷。同步注浆与微型封隔膜袋支撑相互配合使用，微型封隔膜袋可快速填充管片壁后间隙，提供早期支撑强度，可快速固定管片位置，同步注浆浆液则可填充微型封隔膜袋未填充的部位，使微型封隔膜袋之间的间隙得以填充，进一步保证了支护强度。对外侧围岩进行加固，使得地层为转弯提供持续稳定的支撑反力，以保证刀盘可以顺利转弯，进而保证盾构转弯的精确度。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为传统的盾构转弯示意图；图2为本专利技术辅助转弯方法示意图；图3为盾构转弯时所受地层反力示意图；图4为本专利技术微型封隔膜袋布置示意图；图5为微型封隔膜袋注浆的结构示意图；图6为注浆设备的结构示意图。其中，1：超挖间隙；2：同步注浆浆液(硬化前)；3：同步注浆浆液(硬化后)；4：浆液流失；5：浆液渗透；6：管片；7：盾构刀盘；8：转弯前掘进方向；9：转弯后掘进方向；10：盾构转弯铰接环；11：惰性填充材料；12：微型封隔膜袋；13：地层反力；14：注浆设备；15：地层；16：逆止阀；17：外筒；18：内筒；19：注浆管；20：压缩状态下的膜袋；21：密封垫圈。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。图3为盾构转弯时所受到的地层反力示意图，从其中可以看出，只有转弯曲线外侧才受到地层反力，且盾构刀盘的水平径向所受的地层反力最大。从图1和图2可以看出，盾构刀盘7处所受的地层反力13作用最大，往后地层反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法，其特征在于：包括如下步骤：盾构曲线掘进过程中，向转弯曲线内侧的盾壳外侧注入膏状惰性填充材料，使盾构头部缓慢修正；将多个微型封隔膜袋铺设于管片壁后间隙，并与管片预留注浆孔连接，开启注浆设备向微型封隔膜袋注浆，使其膨胀，根据转弯曲线调整各个微型封隔膜袋的体积，使其围成的筒状结构的轴线与转弯轴线平行；同时，向各个微型封隔膜袋之间的间隙进行同步注浆填充。

【技术特征摘要】
1.一种盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法，其特征在于：包括如下步骤：盾构曲线掘进过程中，向转弯曲线内侧的盾壳外侧注入膏状惰性填充材料，使盾构头部缓慢修正；将多个微型封隔膜袋铺设于管片壁后间隙，并与管片预留注浆孔连接，开启注浆设备向微型封隔膜袋注浆，使其膨胀，根据转弯曲线调整各个微型封隔膜袋的体积，使其围成的筒状结构的轴线与转弯轴线平行；同时，向各个微型封隔膜袋之间的间隙进行同步注浆填充。2.根据权利要求1所述的盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法，其特征在于：当盾构急转弯角度超过预设值时，在超挖部分填充膏状惰性填充材料，使盾构头部缓慢修正。3.根据权利要求1所述的盾构急曲线掘进辅助转弯施工方法，其特征在于：所述微型封隔膜袋中所用浆液与同步注浆填充的浆液相同。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树忱，万泽恩，马鹏飞，周慧颖，王曼灵，支斌，赵世森，王鹏程，李阳，段壮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37