富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法技术

本发明专利技术公开了一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，包括以下步骤：S1、盾尾的止水施工；S2、尾盾钢板钻孔施工；S3、通孔排砂；S4、封孔。本发明专利技术利用简易支撑梁加载矫正时，通过钻孔排砂能够减少尾盾钢板外围砂土压力对尾盾矫正形成的直接阻力，可改变变形区域钢板壁后的被动土压力并形成动态流动砂土状态。

【技术实现步骤摘要】
富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法
本专利技术涉及盾构隧道领域。更具体地说，本专利技术涉及一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法。
技术介绍
盾构法施工技术以其安全、高效、对外界扰动小等优点被越来越多应用到城市轨道交通建设中，随着经济实力的发展、客户需要的提高，盾构工法朝着大直径、高埋深、长距离掘进的方向发展。盾构机盾体结构由切口环、支撑环和尾盾三部分组成，掘进过程中盾体直接承受外部水土压力，确保盾构机内部机械设备及管片拼装的正常操作。由于管片拼装原因，尾盾通常设置为空心薄壁圆环结构，受力分析方面可视为悬臂结构，因此具有更好的柔性，能更好的满足成型衬砌结构脱出尾盾的要求，同时也增加了产生大变形甚至导致盾构被困的风险。由于技术难度高，施工风险大，根据国内外施工经验，为矫正处于深覆土下盾构机的尾盾变形，主要有水软垫法、环形工装法和竖井法。充水的软垫只能作为尾盾钢板内临时支撑，仅可在间隙过小时使用，当尾盾变形较大、无间隙时将会失去作用，并且无法从根本上矫正尾盾变形；通过改进软垫的材质，可延长使用时间，但每次更换软垫费时费力。环形工装法可矫正尾盾变形，但环形工装体积大，工艺复杂，要求精度高；工装加工和安装难度大，成本高，耗时长，将严重影响工期。增加建造竖井用于处理盾构机尾盾变形，施工风险、难度、成本极高，除非盾构机尾盾确定无法再利用，一般条件下不可操作，尤其是针对过江河盾构隧道，完全没有实施的可能。盾构机掘进过程中尾盾钢板变形严重，已不可能通过盾构机尾盾钢板的弹性变形能力回弹至原始状态。直接割除替换变形处钢板，对于处在富水砂层中的盾构机无法实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，利用简易支撑梁加载矫正时，通过钻孔排砂能够减少尾盾钢板外围砂土压力对尾盾矫正形成的直接阻力，可改变变形区域钢板壁后的被动土压力并形成动态流动砂土状态。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，包括以下步骤：S1、盾尾的止水施工S2、尾盾钢板钻孔施工S21、孔位定位；S22、焊接直接头，安装第一球阀，焊接钻机底座，安装磁力钻机；S23、钻第一孔；固定磁力钻机使合金钻头正对测量点位，在尾盾钢板钻孔，钻进过程中在孔洞内注润滑油，同时注水用于钻头降温，并攻丝；S24、钻第二孔：利用钻头钻通剩余尾盾钢板，关闭第一球阀，拆掉钻机，完成尾盾钢板钻孔施工，所述第二孔孔径小于所述第一孔；S25、在尾盾上垂直焊接门式支架，门式支架上螺母中心位置对准第一孔，螺母上安装螺杆，通过螺母和门式支架的方钢管丝牙与螺杆的相互作用力，克服尾盾壁后砂土对孔洞产生的冲击力，紧急情况下，随时可将螺栓垂直拧紧在孔洞内；S3、通孔排砂S31、将三通球阀安装在第一球阀上，三通球阀支路上接高压水管，打开第一球阀，可向钢板壁后注水；三通球阀主路上接高压膨润土管，打开第一球阀可直接向钢板壁后注膨润土；S32、拆除高压膨润土管，安装软管，将所有阀门同时打开，配合高压水冲洗放砂；放砂过程中采用高压水进行反冲，采取“放-冲-放”的方式进行放砂；S33、当盾体外侧存在附着物或地层较为密实时，采用温水注入或增加陶瓷加热板加热盾体外侧水体的方式对外侧附着物进行浸泡辅助高压水或高压泥浆冲刷通孔，加快放砂；S34、通过上部不同孔位注入膨润土，下部堵塞孔位打开球阀的方式进行串孔，使尾盾钢板壁后形成通道；S4、封孔。优选的是，所述S1具体包括：脱出尾盾后的第一环整环注聚氨酯，形成止水环箍；临近3环整环进行二次注双液浆；中盾和尾盾处径向孔注克泥效，保证脱出尾盾后的第一环打开二次注浆孔无渗水。优选的是，所述S21孔位定位时，孔位避开尾盾变形区域管路及拼块焊缝位置。优选的是，所述门式支架包括：三组方钢管依次垂直连接呈U形结构；螺杆，其穿过三组方钢构成的U形结构的中心，并与方钢管上的螺母连接，所述螺杆远离U形结构开口的一端连接有把手。优选的是，还包括螺栓钢堵头，其尺寸与所述第一孔尺寸对应，所述螺栓钢堵头顶部开一字槽，堵头内留贯通小孔，细螺栓将小孔封闭；所述S4封孔具体为：将第一孔采用螺栓钢堵头封堵，封孔后，通过细螺栓将小孔封闭；打开第一球阀，观察孔内情况，若持续流砂流水严重，则注入聚氨酯或塞入小木棍临时封堵第二孔眼，将螺栓钢堵头缠上生胶带并涂上聚氨酯，将其拧入第一孔，观察孔内情况，确认无水流出后，取下第一球阀，割除直接头，完成封堵。优选的是，还包括S5、二次开孔放砂。优选的是，所述S5具体包括：若封堵处需二次开孔，则再次焊接直接头，安装第一球阀；将螺栓钢堵头缓缓拧出，关闭第一球阀，安装三通球阀，接高压水管冲洗，接软管至收集槽，排砂减压。本专利技术至少包括以下有益效果：(1)本专利技术所用工器具均采用现有常规设备材料，设备占用空间小，对施工环境要求低。(2)采用本专利技术施工工艺，安全性高，操作难度低，施工效率高，耗时短，可快速完成；在极限状态下能够迅速封堵，保证盾构机安全。(3)采用本专利技术施工工艺，利用螺栓钢堵头对开孔进行封堵，可实现孔位多次重复使用，避免重复进行开孔，大大减少钻孔排砂工作量。(4)采用本专利技术施工工艺可大大降低富水砂层盾构机壁后附加应力，可辅助油缸千斤顶顶推高效、快速完成尾盾变形修复。(5)采用本专利技术施工工艺，在第一球阀上安装三通球阀，通过外接高压水管冲洗，排砂减压时不仅能有效防止密实粉细砂在软管和三通球阀中迅速沉淀堆积堵塞管道，而且能反向冲刷壁后砂土。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是本专利技术的钻孔流程图；图2是本专利技术钻孔放砂示意图；图3是本专利技术孔眼封堵流程图；图4是本专利技术螺栓钢堵头示意图；图5是本专利技术门式支架示意图。其中：1：尾盾；2：直接头；3：第一球阀；4：第一孔；5：第二孔；6：三通球阀；7：高压水管；8：软管；9：螺栓钢堵头。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。、实施例1如图1～5所示，一种富水砂层中盾构机尾盾1钻孔和排砂减压方法，包括以下步骤：S1、盾尾的止水施工，包括：S11、人员及工器具准备人员准备为磁力钻操作人员3名及其他辅助人员；工器具准备为：J1C-32N和J1C-49N磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、盾尾的止水施工/nS2、尾盾钢板钻孔施工/nS21、孔位定位；/nS22、焊接直接头，安装第一球阀，焊接钻机底座，安装磁力钻机；/nS23、钻第一孔；固定磁力钻机使合金钻头正对测量点位，在尾盾钢板钻孔，钻进过程中在孔洞内注润滑油，同时注水用于钻头降温，并攻丝；/nS24、钻第二孔：利用钻头钻通剩余尾盾钢板，关闭第一球阀，拆掉钻机，完成尾盾钢板钻孔施工，所述第二孔孔径小于所述第一孔；/nS25、在尾盾上垂直焊接门式支架，门式支架上螺母中心位置对准第一孔，螺母上安装螺杆，通过螺母和门式支架的方钢管丝牙与螺杆的相互作用力，克服尾盾壁后砂土对孔洞产生的冲击力，紧急情况下，随时可将螺栓垂直拧紧在孔洞内；/nS3、通孔排砂/nS31、将三通球阀安装在第一球阀上，三通球阀支路上接高压水管，打开第一球阀，可向钢板壁后注水；三通球阀主路上接高压膨润土管，打开第一球阀可直接向钢板壁后注膨润土；/nS32、拆除高压膨润土管，安装软管，将所有阀门同时打开，配合高压水冲洗放砂；放砂过程中采用高压水进行反冲，采取“放-冲-放”的方式进行放砂；/nS33、当盾体外侧存在附着物或地层较为密实时，采用温水注入或增加陶瓷加热板加热盾体外侧水体的方式对外侧附着物进行浸泡辅助高压水或高压泥浆冲刷通孔，加快放砂；/nS34、通过上部不同孔位注入膨润土，下部堵塞孔位打开球阀的方式进行串孔，使尾盾钢板壁后形成通道；/nS4、封孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、盾尾的止水施工
S2、尾盾钢板钻孔施工
S21、孔位定位；
S22、焊接直接头，安装第一球阀，焊接钻机底座，安装磁力钻机；
S23、钻第一孔；固定磁力钻机使合金钻头正对测量点位，在尾盾钢板钻孔，钻进过程中在孔洞内注润滑油，同时注水用于钻头降温，并攻丝；
S24、钻第二孔：利用钻头钻通剩余尾盾钢板，关闭第一球阀，拆掉钻机，完成尾盾钢板钻孔施工，所述第二孔孔径小于所述第一孔；
S25、在尾盾上垂直焊接门式支架，门式支架上螺母中心位置对准第一孔，螺母上安装螺杆，通过螺母和门式支架的方钢管丝牙与螺杆的相互作用力，克服尾盾壁后砂土对孔洞产生的冲击力，紧急情况下，随时可将螺栓垂直拧紧在孔洞内；
S3、通孔排砂
S31、将三通球阀安装在第一球阀上，三通球阀支路上接高压水管，打开第一球阀，可向钢板壁后注水；三通球阀主路上接高压膨润土管，打开第一球阀可直接向钢板壁后注膨润土；
S32、拆除高压膨润土管，安装软管，将所有阀门同时打开，配合高压水冲洗放砂；放砂过程中采用高压水进行反冲，采取“放-冲-放”的方式进行放砂；
S33、当盾体外侧存在附着物或地层较为密实时，采用温水注入或增加陶瓷加热板加热盾体外侧水体的方式对外侧附着物进行浸泡辅助高压水或高压泥浆冲刷通孔，加快放砂；
S34、通过上部不同孔位注入膨润土，下部堵塞孔位打开球阀的方式进行串孔，使尾盾钢板壁后形成通道；
S4、封孔。


2.如权利要求1所述的富水砂层中盾构机尾盾钻孔和排砂减压方法，其特征在于，所述S1具体包括：脱出尾盾后...

【专利技术属性】
技术研发人员：何源，朱金彭，朱贵胤，张飞雷，钟涵，朱宏欣，嵇建雷，何柯毅，徐新，朱家榆，李聪，吕挚励，徐精，黄文杰，吕鑫磊，宣炳鹏，李家洋，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42