一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法技术

本发明专利技术涉及盾构施工领域，具体为一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法，解决了高水压情况下软土地层盾构机始发接收技术难题，包括以下步骤：按照设计图纸要求施工旋喷加固；施工冻结管及测温孔，布设测温线，冻结设备及冻结管路安装调试后开始冻结；盾构始发准备；洞门钢环外部用螺栓连接外接钢环装置；盾构始发准备工作完成并冻结加固后破除洞门围护结构；盾构机向前顶进；盾构机工作面建压；掘进轮廓内冻结管拔除，其余冻结管继续工作施冻；外接钢环装置外立面焊接弧形板，当盾构机完全进入外接钢环装置后开始同步注浆，完成始发掘进。本发明专利技术尤其适用于水头高、水量大、不具备始发降水条件的软土地层中优势尤为明显，推广前景好。

A new method of HFE combination shield of high water pressure soft soil layer

The present invention relates to the field of shield construction, in particular to a high pressure soft soil layer HFE combined shield method, solve the high pressure under the condition of soft soil shield machine originating receiving technical problems, including the following steps: in accordance with the design drawings and construction requirements of grouting reinforcement; construction of freezing pipes and temperature measuring hole, laying temperature line. Freezing equipment and pipeline installation and debugging after the start of freezing freezing; shield; portal steel ring bolted external external steel ring device; shield the completion of the preparatory work and freezing after breaking envelope; shield jacking forward; shield machine surface pressure; excavation within the outline of the freezing tube removed, the rest of the tube continue to work was frozen frozen; the external steel ring device Wailimian welding arc plate, when the shield machine completely into the external steel ring device after the start of synchronous grouting, excavation was completed In. The invention is especially suitable for the soft soil stratum with high water head, large water quantity and no initial precipitation conditions, and the prospect of popularization is good.

【技术实现步骤摘要】
一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法
本专利技术涉及盾构施工领域，具体为一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法。
技术介绍
近年来我国轨道交通迅猛发展，各地纷纷选择这种清洁、舒适、快捷的大运量运输工具解决城市拥堵问题，截止2015年底，全国共26个城市轨道交通开通运营，44个城市轨道交通规划获批，规划线路规模庞大、建设项目繁多，盾构法以其安全、高效、适应性强的特点成为最为常用的一种区间隧道施工方法。随着盾构施工技术的成熟和施工经验的积累，其安全性能逐渐提高，但盾构始发与接收依旧是盾构施工的最大风险点，历年来盾构始发接收事故层出不穷，严重的甚至淹没盾构机及车站、区间，造成极大经济损失，危及人员安全，在临江富水软土区域，地下水位高，地下孔隙水丰富，围岩土体的自稳能力差，且软土刀盘不具备地下连续墙破除能力，需要人工破除洞门地下连续墙，始发及接收风险尤为突出。
技术实现思路
为了解决高水压情况下软土地层盾构机始发接收技术难题，本专利技术提供了一种工艺简单、方法新颖、技术先进、安全性能高的高水压软土地层组合式盾构始发方法。适用于富水地层的盾构始发，尤其是在水头高、水量大、不具备始发降水条件的软土地层中优势尤为明显，通过对传统加固方式和洞门密封防水装置进行优化组合，利用高压旋喷（Highpressurejetgroutingpile）桩加强地层自稳性、减少侧向水土压力；利用冷冻法（Freezingmethod）隔绝地下水、确保洞门破除安全；利用洞门外接钢环装置（Theexternalring）在盾构始发时密封止水，减小盾构始发及接收风险，形成多道防线，优势互补，减少始发方案中的薄弱环节，降低盾构始发风险，称为一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法。本专利技术所述的始发方法包括以下步骤：S1、根据水文地质情况及水土压力计算对盾构机外侧3米范围内进行高压旋喷加固；按照设计图纸要求，编制施工方案并进行试桩，根据试桩结果确定施工参数并进行施工，在满足设计要求的基础上尽量降低旋喷加固体强度，便于后期掘进；S2、根据总设计要求对冻结进行深化设计，根据设计布置冻结管及测温孔，测温孔内布设测温线，冻结设备及冻结管路安装调试完毕后开始冻结；S3、对已加固的端头土体进行检查，确保地基承载力满足起吊设备施工安全后开始盾构机组装，同时完成反力支撑并开始拼装负环管片后做好盾构始发准备；完成盾构机整机组装调试及垂直运输系统和水平运输系统、泥浆处理系统、制浆系统等安装调试，上述工作期间冷冻系统积极冻结，完成反力支撑并开始拼装负环管片后形成盾构始发状态；S4、在泥水盾构始发时，需在车站主体洞门钢环外用螺栓连接外接钢环装置车站主体洞门钢环外部用螺栓连接外接钢环装置；S5、盾构始发准备工作完成并冻结加固达到设计效果且保持稳定后，破除洞门围护结构；盾构始发准备工作完成并冻结加固达到设计效果后，分块、分层、从里到外、从上到下的方式破除洞门围护结构，保留迎土侧钢筋，洞门破除过程中继续维护冻结，做好冻土面保温；S6、为确保密封效果及缩短建压时间，洞门破除完毕并清理完成后在外接钢环装置形成的密闭腔体内涂抹润滑密封油脂；S7、外接钢环装置润滑密封油脂涂抹完成后继续拼装负环，将盾体向前顶进，盾构机进入洞门前，在刀盘外围和帘布橡胶板外侧涂润滑油，以免盾构机刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果，为确保冻结管安全，将盾体前移至冻结体前20cm即停止顶进；S8、当盾构机推进到预定位置后对其工作面建压；S9、在当泥水压力建立、确保外接钢环装置密封效果后，即可开始掘进轮廓内冻结管拔除，其余冻结管继续冻结；S10、盾构机始发阶段掘进应缓慢稳步前进，推进速度控制在10mm/min以下，当掘进至盾体全部进入外接钢环装置，盾尾边缘比外接钢环装置外立面略微靠前，外接钢环装置洞圈刷与止浆板相交但尚未脱离前暂停掘进；S11、当盾构机盾尾完全进入洞门后，橡胶止水布帘及压板和管片外壁接触时，由于间隙落差瞬时扩大，为防止外接钢环装置尾刷及橡胶帘幕外翻造成密封失效，在盾尾进入外接钢环装置后在外接钢环装置外立面焊接一圈弧形板，将外接钢环装置与管片间间隙进行封堵，必要时可在弧形板与尾刷间塞填棉被，塞填物不可影响尾刷回弹，确保盾尾通过外接钢环装置瞬间，外接钢环装置与管片间密封效果；S12、继续将盾构机缓慢向前推进，当盾构机完全进入外接钢环装置并脱离盾尾1～2环后开始同步注浆；S13、盾构机盾体全部进入洞门钢环并完成洞门加强注浆后逐渐提高切口水压至理论计算值，完成始发掘进，停止冻结站运转，拔除剩余冻结管，进入正常掘进施工。步骤S8中盾构机工作面建压是指是指外接钢环装置密闭腔油脂注入后，进行盾构机的泥水建压。先进行外接钢环装置密闭腔油脂注入，当刀盘推进到预定位置，用注脂管连接外接钢环装置预留注脂孔和油脂分配阀，打开注脂闸阀，使油脂从外接钢环装置预留注脂孔注入外接钢环装置内，填满其空隙；为杜绝洞门渗漏水、避免泥水压力损失，油脂注入压力应大于切口水压，形成溢流；进一步的，油脂注入达到预定压力后，打开泥浆管，逐步抬高开挖仓液位，观察外接钢环装置漏浆情况，若漏浆则暂停泥浆注入，继续在漏浆处加注油脂，若洞门达到密封效果，则逐步提高切口水压，为确保外接钢环装置密封效果，建压时可在允许的范围内尽量降低切口泥水压力，减小泥水对外接钢环装置的压力，切口泥水压力严禁超过洞门帘布橡胶的耐压值。步骤S9或步骤S13中冻结管拔除包含以下内容：A、在盐水箱中安装总功率为100～150kw电热管加热盐水；B、以每2～3组冻结管为一批，在冻结管或测温孔中循环热盐水；C、待冻结管周围冻土融化3～5cm时，及时用起管机或千斤顶起拔松动冻结管；D、用吊车快速拔出已松动的冻结管；E、拔管后用粘土或低标号水泥砂浆封孔。步骤S12注浆采用水泥、水玻璃双液浆，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，步骤S12注浆采用水泥、水玻璃双液浆，注浆压力取值为：0.1～0.3MPa，注浆量取环形间隙理论体积的1.3～1.8倍。且在注入过程中需控制好双液浆注入的出口压力，避免对盾尾造成伤害。步骤S4中外接钢环装置由三道密封结构够成，第一道和第二道密封装置由两道橡胶密封板，翻板、圆环板、垫圈和螺栓等组成。第三道密封采用钢环外侧焊接盾尾刷密封，形成两个密闭腔体，外接钢环装置两密闭腔间预留带有闸阀的注脂孔。外接钢环装置包括钢环，钢环内侧两端沿盾构机掘进方向分别设置有第一环形面板和第三环形面板，钢环内侧中部位置设置有第二环形面板，第一环形面板和第二环形面板分别连接有橡胶帘幕和翻板，翻板设置在橡胶帘幕后侧且二者为接触连接，第三环形面板连接有钢丝刷和密封板，钢环在环形面板间分别开有油脂加注孔，第一环形面板、第二环形面板和第三环形面板的结构相同，且其内径与洞门预埋钢环的内径相同，环形面板上均开有与橡胶帘幕和翻板连接的螺栓孔，翻板包括固定板、中轴和折页压板，固定板上开有螺栓孔，折页压板通过中轴铰接在固定板上，钢丝刷包括U型钢板卡头，U型钢板卡头内设置有高强钢丝束，高强钢丝束的两端设置有镀锌加强钢板。本专利技术通过对传统加固方式和洞门密封防水装置进行优化组合，利用高压旋喷桩加强地层自稳性、减少侧向水土压力；利用冷冻法隔绝地下水、确保洞门破除安全；利用洞门外接钢环装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据水文地质情况及水土压力计算对盾构机外侧3米范围内进行高压旋喷加固（1）；S2、施工冻结管（7）及测温孔（8），布设测温线，冻结设备及冻结管路安装调试完毕后开始冻结；S3、对已加固的端头土体进行检查，确保地基承载力满足起吊设备施工安全后开始盾构机组装，同时完成反力支撑并开始拼装负环管片后做好盾构始发准备；S4、在泥水盾构始发时，需在车站主体洞门钢环外用螺栓连接外接钢环装置车站主体洞门（9）钢环外部用螺栓连接外接钢环装置（3）；S5、盾构始发准备工作完成并冻结加固（2）达到设计效果且保持稳定后，破除洞门围护结构（4）；S6、为确保密封效果及缩短建压时间，洞门破除完毕并清理完成后在外接钢环装置（3）形成的密闭腔体内涂抹润滑密封油脂；S7、外接钢环装置（3）润滑油脂涂抹完成后继续拼装负环，将盾构机（6）向前顶进，盾构机（6）进入洞门前，在刀盘外围和帘布橡胶板外侧涂润滑油，以免盾构机（6）刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果，同时为确保冻结管安全，将盾构机（6）向前移动至冻结体前20cm的位置停止顶进；S8、当盾构机（6）推进到预定位置后对其工作面建压；S9、当盾构机（6）泥水压力建立并确保外接钢环装置（3）密封效果后，对掘进轮廓内冻结管（7）拔除，其余冻结管（7）继续工作施冻；S10、盾构机（6）始发阶段掘进应缓慢稳步前进，推进速度控制在不超过10mm/min，当掘进至盾体全部进入外接钢环装置（3），盾尾边缘比外接钢环装置（3）外立面略微靠前，外接钢环装置（3）洞圈刷（14）与止浆板（10）相交但尚未脱离前暂停掘进；S11、当盾构机（6）盾尾完全进入洞门后，橡胶止水布帘及压板和管片外壁接触时，在盾尾进入外接钢环装置（3）后在外接钢环装置（3）外立面焊接一圈弧形板（11），将外接钢环装置（3）与管片间间隙进行封堵；S12、继续将盾构机缓慢向前推进，当盾构机完全进入外接钢环装置（3）并脱离盾尾1～2环后开始同步注浆；S13、盾构机（6）盾体全部进入洞门钢环并完成洞门加强注浆后逐渐提高切口水压至理论计算值，完成始发掘进，停止冻结站运转，拔除剩余冻结管（7），进入正常掘进施工。...

【技术特征摘要】
1.一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据水文地质情况及水土压力计算对盾构机外侧3米范围内进行高压旋喷加固（1）；S2、施工冻结管（7）及测温孔（8），布设测温线，冻结设备及冻结管路安装调试完毕后开始冻结；S3、对已加固的端头土体进行检查，确保地基承载力满足起吊设备施工安全后开始盾构机组装，同时完成反力支撑并开始拼装负环管片后做好盾构始发准备；S4、在泥水盾构始发时，需在车站主体洞门钢环外用螺栓连接外接钢环装置车站主体洞门（9）钢环外部用螺栓连接外接钢环装置（3）；S5、盾构始发准备工作完成并冻结加固（2）达到设计效果且保持稳定后，破除洞门围护结构（4）；S6、为确保密封效果及缩短建压时间，洞门破除完毕并清理完成后在外接钢环装置（3）形成的密闭腔体内涂抹润滑密封油脂；S7、外接钢环装置（3）润滑油脂涂抹完成后继续拼装负环，将盾构机（6）向前顶进，盾构机（6）进入洞门前，在刀盘外围和帘布橡胶板外侧涂润滑油，以免盾构机（6）刀盘挂破帘布橡胶板影响密封效果，同时为确保冻结管安全，将盾构机（6）向前移动至冻结体前20cm的位置停止顶进；S8、当盾构机（6）推进到预定位置后对其工作面建压；S9、当盾构机（6）泥水压力建立并确保外接钢环装置（3）密封效果后，对掘进轮廓内冻结管（7）拔除，其余冻结管（7）继续工作施冻；S10、盾构机（6）始发阶段掘进应缓慢稳步前进，推进速度控制在不超过10mm/min，当掘进至盾体全部进入外接钢环装置（3），盾尾边缘比外接钢环装置（3）外立面略微靠前，外接钢环装置（3）洞圈刷（14）与止浆板（10）相交但尚未脱离前暂停掘进；S11、当盾构机（6）盾尾完全进入洞门后，橡胶止水布帘及压板和管片外壁接触时，在盾尾进入外接钢环装置（3）后在外接钢环装置（3）外立面焊接一圈弧形板（11），将外接钢环装置（3）与管片间间隙进行封堵；S12、继续将盾构机缓慢向前推进，当盾构机完全进入外接钢环装置（3）并脱离盾尾1～2环后开始同步注浆；S13、盾构机（6）盾体全部进入洞门钢环并完成洞门加强注浆后逐渐提高切口水压至理论计算值，完成始发掘进，停止冻结站运转，拔除剩余冻结管（7），进入正常掘进施工。2.根据权利要求1所述的一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法，其特征在于，步骤S8中盾构机（6）工作面建压，是指外接钢环装置（3）密闭腔油脂注入后，进行盾构机的泥水建压。3.根据权利要求1或2所述的一种高水压软土地层HFE组合式盾构始发方法，其特征在于，步骤S9或步骤S13中冻结管（7）拔除包含以下内容：A、在盐水箱中安装总功率为100～150...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，乔国强，郭波，张利强，安向阳，赵香萍，李晓，
申请(专利权)人：中铁十二局集团有限公司，中铁十二局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14