一种地铁隧道工程中土压平衡盾构建压始发的施工方法技术

本发明专利技术提供了一种地铁隧道工程中土压平衡盾构建压始发的施工方法，该方法采用洞门延伸环配合橡胶帘布加折页压板以及弹簧钢板双密封装置进行保压，并且在始发试掘进时对始发环的仓内渣土进行置换。本发明专利技术的方法即可满足盾构始发在始发环开挖时通过对始发环的仓内渣土进行置换就能快速、正常建压达到土压平衡掘进的要求，又避免了直接破除洞门而产生的涌水、涌砂风险，减少施工工期和成本。此种盾构隧道建压始发施工方法避免了直接破除洞门而增加的风险，保证洞门的密闭性，实现快速建压掘进，既节约了成本又保证了盾构隧道的施工安全。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，该方法采用洞门延伸环配合橡胶帘布加折页压板以及弹簧钢板双密封装置进行保压，并且在始发试掘进时对始发环的仓内渣土进行置换。本专利技术的方法即可满足盾构始发在始发环开挖时通过对始发环的仓内渣土进行置换就能快速、正常建压达到土压平衡掘进的要求，又避免了直接破除洞门而产生的涌水、涌砂风险，减少施工工期和成本。此种盾构隧道建压始发施工方法避免了直接破除洞门而增加的风险，保证洞门的密闭性，实现快速建压掘进，既节约了成本又保证了盾构隧道的施工安全。【专利说明】
本专利技术属于城市轨道交通工程施工领域，涉及地铁隧道工程，具体涉及。
技术介绍
目前国内外专家及学者对盾构隧道始发施工技术方面已取得了很多成果。盾构始发环节对辅助施工法依赖性很大，最初以化学注浆加固地层为主，目前逐渐发展为采用高压旋喷注浆、深层搅拌注浆和冻结法等安全便捷的施工方法，却不能尽早达到盾构施工的土压平衡的理想状态。后来在过江、河等大埋深隧道工程中临时钢筋混凝土箱体辅助始发的工法，还有泥水平衡盾构使用钢套筒辅助接收新工法，虽解决了此难题，但设置临时的钢筋混凝土箱和钢套筒占用了较长的施工工期，并且施工造价也相对较高。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供，避免了直接破除洞门而增加的风险，保证洞门的密闭性，快速改善仓内渣土的流塑性。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现:—种地铁隧道工程中土压平衡盾构建压始发的施工方法，该方法采用洞门延伸环配合橡胶帘布加折页压板以及弹簧钢板双密封装置进行保压，并且在始发试掘进时对始发环的仓内渣土进行置换。该方法包括以下步骤:步骤一，进行端头加固与降水:采用洞门上方120°范围内大管棚注浆和地面钻孔注浆的加固方式，管棚的长度为10?15m，布设降水井，始发前将水位降至隧道底Im以下；步骤二，进行始发托架的定位与安装:在洞门施工时，以实测的洞门圆心作为始发姿态的控制基准，半径大于等于800m的曲线段始发采取切线始发方式，半径小于800m的曲线段采取割线始发方式；其中:曲线段半径小于500m时，割线方向的约束条件为:盾构机盾尾离开托架后盾构机前姿态不超过隧道基准轴线50mm;当盾构机盾尾离开托架后盾构机前姿态未超过隧道基准轴线50mm时，保持割线方向；当盾构机盾尾离开托架后盾构机前姿态超过隧道基准轴线50mm时，调整割线方向，使得盾构机盾尾离开托架后盾构机前姿态与隧道基准轴线之间的距离为50mm;曲线段半径大于等于500m而小于800m之间时，割线方向的约束条件为:盾构机盾尾离开托架后割线与隧道基准轴之间的最大距离不超过50mm;当盾构机盾尾离开托架后割线与隧道基准轴之间的最大距离未超过50mm时，保持割线方向；当盾构机盾尾离开托架后割线与隧道基准轴之间的最大距离超过50mm时，调整割线方向，使得盾构机盾尾离开托架后割线与隧道基准轴之间的最大距离为50mm;步骤三，洞门密封装置的安装:采用Im或0.5m长洞门延伸环及双密封装置进行保压，橡胶帘布加折页压板作为第一道密封安装在洞门延伸环外侧，在延伸环内侧至洞门钢环板位置安装3mm厚弹簧钢板作为第二道密封，延伸环与双密封装置安装完成后，使用20cm X 20cm海绵条贴在两道密封之间，同时当盾构机刀盘顶住掌子面后，使用盾构机油脂栗从延伸环预留孔注入盾尾油脂，填满两道密封间的空隙；步骤四，反力架定位与安装:反力架的定位时使得盾尾的圆心与反力架的圆心重合;安装顺序为先定位好反力架底座，安装螺栓机后再安装立柱和上部横梁；车站施工时应提前预埋立柱和斜撑的底板钢板，钢板下方焊接锚固钢筋；步骤五，负环管片安装:安装负环之前在盾壳下部设置不小于盾尾间隙的方木或型钢，负环管片后移时，每组推进油缸的行程差小于1mm;步骤六，始发试掘进:逐步建立土仓压力；在原状土掘进至始发环期间，进行仓内渣土的置换，将含有大漂卵石和粧体残渣的渣土更换为泥浆，在换仓位置地面进行打孔排查并注浆，仓内渣土置换之后即可进行正常的掘进模式。本专利技术还具有如下区别技术特征:步骤三中，车站施工时精确定位洞门钢环板，始发前要重新复测，侧墙关模前将钢环板与侧墙主筋连接。步骤三中，安装橡胶帘布时，要将橡胶帘布平整的压在钢环板上，外侧压紧扇形压板。步骤六中，进入原状土掘进前400mm不出土，若实际行程未到达400mm而总推力高于800t且刀盘扭矩高于3000kN.m时应开始出土，出土时的掘进速度控制在30?50mm/min。步骤六中，始发试掘进过程中，同时还进行渣土改良，渣土改良的约束条件为膨润土泥浆用量6?8m3/h，泡沫用量150?200L/环，发泡倍率10?12倍。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果:本专利技术的方法即可满足盾构始发在始发环开挖时通过对始发环的仓内渣土进行置换就能快速、正常建压达到土压平衡掘进的要求，又避免了直接破除洞门而产生的涌水、涌砂风险，减少施工工期和成本。此种盾构隧道建压始发施工方法避免了直接破除洞门而增加的风险，保证洞门的密闭性，实现快速建压掘进，既节约了成本又保证了盾构隧道的施工安全。【附图说明】图1是本专利技术的始发托架结构示意图。图2是本专利技术的洞门密封示意图。图3是本专利技术的反力架结构示意图。图4是本专利技术的负环管片定位示意图。图中各个标号的含义为:1-盾构壳体，2-始发托架，3-刀盘，4-前盾，5-中盾，6-尾盾，7-围护粧，8-结构墙，9-负环管片，10-第一道密封，11-第二道密封，12-反力架，13-基准轴线中心点，14-管片定位垫块，15-延伸环。以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。【具体实施方式】需要说明的是，本申请中的洞门上方120°范围内指的是沿隧道洞门竖向轴线往两边各60°的范围。本申请中的负环指负环管片也称临时管片。盾构始发时，在始发工作竖井里，盾构机的后端是一个反力架(提供反力的后背)，在反力架和盾构千斤顶之间安装环状管片，以给盾构机掘进向前推进的作用力，直到将盾构机构的盾尾进入井壁另一侧的洞口，那么此时从反力架到盾尾之间的临时管片即完成使命，可以进行拆除。本申请中的始发环即开挖隧道的衬砌的第一环。本申请中的对始发环的仓内渣土进行置换时间为始发环推进过程中在盾构机刀盘削磨围护粧完成时进行仓内渣土的置换。遵从上述技术方案，，具体包括以下步骤:步骤一，进行端头加固与降水，采用洞门上方120°范围内大管棚注浆、地面钻孔注浆的加固方式，管棚的长度和密度根据端头的条件合理布置，长度一般为10?15m，根据地面有无钻孔注浆的条件，适当的加密管棚的布置;合理布设降水井，始发前将水位降至隧道底Im以下；步骤二，进行始发托架的定位与安装，在洞门施工时要保证洞门定位的控制精度，尤其是涉及到减震道床和曲线偏移的洞门，将以实测圆心作为始发姿态的控制基准;半径大于800m的曲线段始发采取切线始发方式，半径小于800m的曲线段要采取割线始发方式，其中曲线小于500m时割线方向以盾构机盾尾离开托架后盾构机前姿态不超限为原则，半径500?800m之间的以盾尾脱离托架后割线偏差最大处不超限为定位原则；砂卵石地层始发端掘进比一般地层的总推力和刀盘扭矩要大，要注意盾体的侧滚和管片的防扭，有必要时在托架上、负环管片和基准环位置加焊防扭装置；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地铁隧道工程中土压平衡盾构建压始发的施工方法，其特征在于：该方法采用洞门延伸环配合橡胶帘布加折页压板以及弹簧钢板双密封装置进行保压，并且在始发试掘进时对始发环的仓内渣土进行置换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡长明，张延杰，刘政，张珊珊，叶正武，袁一力，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61