一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法技术

本申请公开了一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法，涉及隧道开挖施工技术领域，其包括以下步骤：S1.工作井挖掘；S2.盾构机吊装；S3.盾构机掘进；S4.管片拼装；S5.第一次注浆，启动注浆系统，向隧道内壁与管片之间的间隙进行第一次注浆；S6.第二次注浆，在第一次注浆的浆液固化之前，启动注浆系统，向隧道内壁与管片之间的间隙进行第二次注浆；S7.第三次注浆，在第一次注浆和第二次注浆的浆液固化之前，启动注浆系统，向隧道内壁与管片之间的间隙进行第三次注浆；S8.盾构机拆除，完成隧道的掘进贯通后，将盾构机从工作井内取出。本申请具有使得盾构机可在松软的土层内稳定掘进的效果。的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法


[0001]本申请涉及隧道开挖施工
，尤其是涉及一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法。

技术介绍

[0002]盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。
[0003]盾构机是一种全封闭的隧道掘进设备，主要由掘进系统、同步注浆系统、出渣系统、渣土改良系统、拼装系统、密封系统、导向系统等组成，利用衬砌管片提供反力，不断连续掘进。盾构机的掘进系统包括圆柱形的套筒、转动设置在套筒一端的圆形刀盘和设置在套筒另一端处的多个液压千斤顶。
[0004]在使用盾构机进行施工时，先将盾构机各部分依次放入到工作井内进行组装，然后将反力架安装在工作井内，并以反力架为基础进行始发掘进。刀盘旋转，对隧道进行挖掘，掘进过程中产生的渣土通过出渣系统输送至盾构机的后部。刀盘朝远离反力架方向掘进时，液压千斤顶抵紧在反力架上并推动套筒朝远离反力架方向运动。当套筒的端部与反力架之间存在间隙时，拼装系统将多个管片输送至套筒与反力架之间，同时拼装系统将多个管片环绕拼装在液压千斤顶与反力架之间，此时液压千斤顶抵接在管片远离反力架的一端上。随着刀盘的旋向切削，液压千斤顶抵接在管片上并推动套筒朝远离管片方向运动，与此同时，注浆系统朝管片与隧道内壁之间注浆，完成管片的衬砌。当浆液固化后，管片在隧道内的位置更加稳定，从而为刀盘和套筒的掘进提供稳定支撑。
[0005]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在有以下缺陷：当掘进的隧道地质松软时，注浆系统向隧道内壁与管片之间注浆，浆液会逐渐渗透到松软的土层内，由于浆液受到重力的影响，在隧道的顶部渗透能力差，从而导致位于隧道顶部的管片与隧道内壁之间衬砌效果差。当管片的衬砌效果差时，液压千斤顶无法稳定抵接在管片上并推动刀盘和套筒掘进，导致盾构机掘进失稳。

技术实现思路

[0006]为了改善管片的衬砌效果差而导致盾构机掘进失稳的问题，本申请提供一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法。
[0007]本申请提供的一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法采用如下的技术方案：预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法，包括以下步骤：S1.工作井挖掘，对地质进行勘测，并挖掘工作井至设计深度；S2.盾构机吊装，将掘进系统、同步注浆系统、出渣系统、渣土改良系统、拼装系统、
密封系统、导向系统依次放入到工作井内进行组装，然后将反力架安装在工作井内，并以反力架为基础进行始发掘进；S3.盾构机掘进，启动掘进系统，刀盘旋转，液压千斤顶抵紧在反力架上并推动套筒朝远离反力架方向运动，形成隧道，同时启动出渣系统将渣土输送至盾构机的后部；S4.管片拼装，启动拼装系统，将多个管片环绕拼装在液压千斤顶与反力架之间的隧道内壁上；S5.第一次注浆，启动注浆系统，向隧道内壁与管片之间的间隙进行第一次注浆；S6.第二次注浆，在第一次注浆的浆液固化之前，启动注浆系统，向隧道内壁与管片之间的间隙进行第二次注浆；S7.第三次注浆，在第一次注浆和第二次注浆的浆液固化之前，启动注浆系统，向隧道内壁与管片之间的间隙进行第三次注浆；S8.盾构机拆除，完成隧道的掘进贯通后，将盾构机从工作井内取出。
[0008]通过采用上述技术方案，挖掘工作井至设计深度，并将盾构机的各组成部分吊装到工作井内进行组装，然后将反力架安装在工作井内，驱使刀盘转动，并以反力架为基础进行始发掘进。掘进过程中，启动出渣系统，出渣系统将渣土传输至盾构机的后部。
[0009]随着盾构机的掘进，当套筒的端部与反力架之间存在一定的间隙后，启动拼装系统，拼装系统将多个管片输送至套筒与反力架之间并将多个管片环绕拼装在液压千斤顶与反力架之间的隧道内壁上，启动液压千斤顶，液压千斤顶通过抵接在管片上并推动套管朝远离管片方向运动，从而实现盾构机的掘进。
[0010]在盾构机的掘进过程中启动注浆系统，注浆系统向隧道内壁与管片之间的间隙进行第一次注浆，使得浆液预填充在管片与隧道内壁之间的间隙中。在第一次注浆完成后，间隔片刻，在第一次注浆的浆液固化前向隧道内壁与管片之间的间隙进行第二次注浆，使得第二次注浆的浆液再次对管片与隧道内壁之间的间隙进行填充。在第二次注浆完成后，间隔片刻，在第一次注浆和第二次注浆的浆液固化前向隧道内壁与管片之间的间隙进行第三次注浆，使得第三次注浆的浆液再次对管片与隧道内壁之间的间隙进行填充。
[0011]通过三次间隔式地注浆施工，使得浆液尽可能多的渗透到隧道松软的内壁中，增强了隧道内壁的强度，同时使得浆液尽可能填充在隧道内壁与管片之间，从而使得管片被稳定衬砌在隧道内壁上，刀盘和套筒在液压千斤顶与管片的相互作用下可在土层内稳定掘进，进而使得盾构机可在松软的土层内稳定掘进。当完成对隧道的挖掘后，将盾构机拆除并从隧道内取出即可。
[0012]可选的，所述管片呈弧形设置，所述管片的外壁上开设有嵌槽，所述管片于所述嵌槽内嵌设有气囊，所述气囊上设置有供第二次注浆施工用的第二注浆管，所述第二注浆管的一端与所述气囊连通、另一端穿设所述管片并指向所述管片内侧。
[0013]通过采用上述技术方案，在进行第二次注浆时，可通过第二注浆管向气囊内的注入浆液，随着浆液的注入气囊膨胀，膨胀后的气囊可将气囊外侧的浆液挤压至松软的土层中，有助于浆液在隧道内壁上的渗透，从而增强了隧道内壁的强度。当气囊外侧和内侧的浆液固化后，气囊被埋设在固化后的混凝土中，气囊在一定程度上增强了管片与隧道内壁之间连接的稳定程度，从而使得盾构机可在松软的土层内稳定掘进。
[0014]可选的，所述气囊上固接有若干个立杆，所述立杆位于所述气囊远离所述嵌槽内
壁的一侧，且所述立杆的一端位于所述气囊外、另一端位于所述气囊内。
[0015]通过采用上述技术方案，在进行第二次注浆时，随着浆液的注入气囊膨胀，膨胀后的气囊驱使立杆插入到松软的土层内，使得立杆的一端插接到隧道内壁中、另一端插入到气囊内的浆液中。当气囊内外侧的浆液固化后，气囊和立杆被埋设在固化后的混凝土中，气囊和立杆在一定程度上增强了管片与隧道内壁之间连接的稳定程度，从而使得盾构机可在松软的土层内稳定掘进。
[0016]可选的，所述管片靠近所述液压千斤顶的一侧开设有插接槽、另一侧固接有与所述插接槽插接适配的插接条；当所述液压千斤顶抵接在所述管片远离反力架一侧时，所述插接条插接在所述插接槽内。
[0017]通过采用上述技术方案，拼装系统在对管片进行拼装时，先逐个驱使液压千斤顶的自由端朝靠近刀盘方向运动，此时液压千斤顶的自由端与固定后的管片之间存在间隙。再通过拼装系统将新的管片夹取并放置在液压千斤顶的自由端处，启动液压千斤顶，液压千斤顶推动新的管片朝靠近固定后的管片方向运动，使得相邻的两个管片之间通过插接条和插接槽卡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.工作井挖掘，对地质进行勘测，并挖掘工作井至设计深度；S2.盾构机吊装，将掘进系统、同步注浆系统、出渣系统、渣土改良系统、拼装系统、密封系统、导向系统依次放入到工作井内进行组装，然后将反力架安装在工作井内，并以反力架为基础进行始发掘进；S3.盾构机掘进，启动掘进系统，刀盘（1）旋转，液压千斤顶（2）抵紧在反力架上并推动套筒（25）朝远离反力架方向运动，形成隧道，同时启动出渣系统将渣土输送至盾构机的后部；S4.管片（3）拼装，启动拼装系统，将多个管片（3）环绕拼装在液压千斤顶（2）与反力架之间的隧道内壁上；S5.第一次注浆，启动注浆系统，向隧道内壁与管片（3）之间的间隙进行第一次注浆；S6.第二次注浆，在第一次注浆的浆液固化之前，启动注浆系统，向隧道内壁与管片（3）之间的间隙进行第二次注浆；S7.第三次注浆，在第一次注浆和第二次注浆的浆液固化之前，启动注浆系统，向隧道内壁与管片（3）之间的间隙进行第三次注浆；S8.盾构机拆除，完成隧道的掘进贯通后，将盾构机从工作井内取出。2.根据权利要求1所述的一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法，其特征在于：所述管片（3）呈弧形设置，所述管片（3）的外壁上开设有嵌槽（4），所述管片（3）于所述嵌槽（4）内嵌设有气囊（5），所述气囊（5）上设置有供第二次注浆施工用的第二注浆管（6），所述第二注浆管（6）的一端与所述气囊（5）连通、另一端穿设所述管片（3）并指向所述管片（3）内侧。3.根据权利要求2所述的一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法，其特征在于：所述气囊（5）上固接有若干个立杆（7），所述立杆（7）位于所述气囊（5）远离所述嵌槽（4）内壁的一侧，且所述立杆（7）的一端位于所述气囊（5）外、另一端位于所述气囊（5）内。4.根据权利要求2所述的一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法，其特征在于：所述管片（3）靠近所述液压千斤顶（2）的一侧开设有插接槽（8）、另一侧固接有与所述插接槽（8）插接适配的插接条（9）；当所述液压千斤顶（2）抵接在所述管片（3）远离反力架一侧时，所述插接条（9）插接在所述插接槽（8）内。5.根据权利要求4所述的一种预防不良地质条件下盾构机掘进失稳的方法，其特征在于：所述插接槽（8）一侧的侧壁上开设有与所述管片（3）外侧连通的安装孔（10）、另一侧的侧壁上开设有与所述管片（3）内侧连通的滑移孔（11），所述滑移孔（11）与所述安装孔（10）对齐设置，所述管片（3）上于所述安装孔（10）内滑移连接有第三注浆管（12），所述第三注浆管（12）的长度尺寸大于所述安装孔（10）的深度尺寸，所述管...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵谦涛，高运河，刘德锋，王义，王亮，王江，朱元剑，王孝祥，董效佩，尹燕奎，杨党峰，丁如光，朱玮，
申请(专利权)人：中铁济南工程建设监理有限公司，
类型：发明
国别省市：