一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构及施工方法技术

本发明专利技术公布了一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构及施工方法，所述的盾壳(10)上设有超前注浆孔(7)，所述的盾构管片(2)与盾壳(10)连接盾尾处设有盾尾保护结构(12)，所述的盾壳(10)表面设有盾体封堵保护结构(11)，所述的盾构管片(2)外侧设有管片后封堵结构(13)和二次注浆保护结构(14)；所述的泥水仓隔板(4)上设有水平地质钻孔(8)，所述的盾构刀盘中心回转区(3)上设有补充钻孔(9)，它克服了现有技术中从水面打孔冻结需要占用一定范围的水域施工，受航道与海事等条件影响，实施难度较大的缺点，具有工艺流程简单、操作方便、施工风险低的优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及到土木工程盾构的
，更加具体地是一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构及施工方法。

技术介绍

[0002]盾构法隧道施工技术因其高效性、安全性和可靠性，在城市地铁、市政公路、引调水等各类工程实践中得到了迅速发展，尤其是在海底或穿越江河的水下隧道施工中泥水平衡盾构更是被广泛采用。但是，这类水下隧道往往存在高水压、长距离、地质条件复杂等特点，特别是遇到硬质岩层时，需要采用更换刀具的方式保证盾构机安全掘进。此外，在高水压条件下，盾构机在破碎及软硬不均地层掘进可能出现盾构机主驱动密封渗漏，需要常压进入泥水仓更换主驱动密封，确保盾构机安全脱困。
[0003]针对水下盾构隧洞遇到破碎带及软硬不均地层，盾构掌子面往往处于一种不稳定的状态，掌子面水土压力大，常规的带压进仓更换刀具工效极低；更换主驱动密封需要在仓内较长时间连续作业，常规带压进仓无法实现主驱动密封更换。此种条件下一般采用的是从水面打孔冻结加固盾构刀盘周围土体，然后常压进仓换刀和修复密封结构。水面处理需要占用一定范围的水域施工，受航道与海事等条件影响，实施难度较大。
[0004]因此，急需一种结构来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述
技术介绍
的不足之处，而提出一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构。
[0006]本专利技术的目的是通过如下技术方案来实施的：一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构，它包括盾构机、盾构管片、盾构刀盘中心回转区、泥水仓隔板、刀盘、泥水仓和盾壳；所述泥水盾构机包括盾构刀盘中心回转区、泥水仓隔板、与掌子面接触的刀盘、与刀盘连接的泥水仓和盾壳；
[0007]所述的盾壳上设有超前注浆孔，所述的盾构管片与盾壳连接盾尾处设有盾尾保护结构，
[0008]所述的盾壳表面设有盾体封堵保护结构，所述的盾构管片外侧设有管片后封堵结构和二次注浆保护结构；
[0009]所述的泥水仓隔板上设有水平地质钻孔，所述的盾构刀盘中心回转区上设有补充钻孔。
[0010]在上述技术方案中：所述的补充钻孔穿透盾构刀盘中心回转区与所述的泥水仓隔板且同时不与刀盘产生干扰。
[0011]在上述技术方案中：所述超前注浆孔、水平地质钻孔和补充钻孔作为水平冻结结构孔钻进至土体设计深度后并布设冻结管，冻结管冻结加固盾构刀盘周围土体；
[0012]在上述技术方案中：所述的水平地质钻孔与补充钻孔伸入刀盘前方3
‑
4米内，所述
的超前注浆孔伸入刀盘前方4
‑
6米内。
[0013]在上述技术方案中：所述盾尾保护结构采用泥浆并在盾构机尾部注入泥浆，对盾构机的盾尾密封进行包裹。
[0014]在上述技术方案中：所述的管片后封堵结构采用聚氨酯施作环箍且布置在盾尾后两环盾构管片上。
[0015]在上述技术方案中：所述管片后二次注浆保护结构采用注浆，对临近十环盾构管片利用吊装孔进行二衬注浆，对盾体后方来水进行封堵。
[0016]本专利技术第二目的在于提出一种加固方法：一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构的方法，它包括如下步骤；
[0017]①
、在钻孔施工前，通过盾构机内超前注浆孔对刀盘前方土体进行双液浆注入，加固所述的刀盘周围土体，通过盾构机径向孔注入衡盾泥保护盾体，在盾构机的尾部注入泥浆对盾构机的盾尾形成密封并形成盾尾保护结构，
[0018]在盾构机的尾部后面两环盾构管片的位置通过吊装孔注入聚氨酯施作环箍，对临近十环盾构管片通过吊装孔进行二次注浆并封堵盾构机后方来水，形成二次注浆保护结构；
[0019]②
、将盾构机中的刀盘转动到预先指定的位置，保证水平地质钻孔与补充钻孔往掌子面钻进时能避开刀盘；
[0020]③
、利用盾壳内预留超前注浆孔、水平地质钻孔以及盾构刀盘中心回转区中的补充钻孔做冻结孔施工，开孔前做好孔口密封装置，在隧洞内进行钻孔施工，根据定位布置孔位，采用跟管法钻进技术，将冻结孔钻进到设计深度，钻进过程中严格监测孔斜情况，发现偏斜要及时纠偏；
[0021]④
、所有冻结孔施工完成后，可利用盾构机上的进浆口施工水平测温孔，刀盘上的刀盘中心冲洗口施作泄压孔；
[0022]⑤
、冻结施工前，可通过泥水仓内的预留阀向泥水仓内部注一定量的油性聚氨脂，把泥水仓内的泥和水挤到仓外，减小后期泥水仓冻土开挖量；
[0023]⑥
、冻结施工：积极冻结过程中，严格控制盐水温度和盐水流量，必要时调整冻结系统运行参数；
[0024]⑦
、冻结帷幕完全交圈、冻结壁达到设计厚度且与盾体完全胶结后，进入维护冻结阶段；
[0025]⑧
、常压进仓：开挖泥水仓内冻土；
[0026]⑨
、常压条件下修复刀盘结构、更换刀具，修复盾构主驱动密封结构；
[0027]⑩
、修复完成后解冻拔除冻结管，完成盾构机脱困应急施工，恢复盾构机掘进。
[0028]在上述技术方案中：在步骤
⑧
中，泥水仓开挖过程中，若开挖面冻结壁温度回升较快，可在开挖面冻结壁上分区安装冻结管。
[0029]在上述技术方案中：在步骤
⑥
中，根据实测温度数据判断冻土帷幕是否形成、冻结壁是否达到设计厚度和强度，必要时可带压进仓判断冻结效果，对冻结效果薄弱区域，可安装冻结管，加强冻结。
[0030]本专利技术具有如下优点：
[0031]1、现有技术中海底、穿江隧道在出现风险事故时需要通过应急换刀、修复刀盘以
及更换盾构机主驱动密封等应急处置恢复盾构机正常掘进，而由于水下地质条件复杂，水压力高，难以形成常压进仓的施工条件。本专利技术则提供了一种在高水压条件下常压进仓的有效措施，确保掌子面岩土层稳定的同时还能有效封堵前后方涌水。
[0032]具体确保掌子面岩土层稳定的结构措施为:超前注浆孔、水平地质钻孔和补充钻孔作为水平冻结结构孔钻进至土体设计深度后并布设冻结管，冻结管冻结加固盾构刀盘周围土体；
[0033]确保有效封堵后方来水的措施为：所述管片后二次注浆保护结构采用注浆，对临近十环盾构管片利用吊装孔进行二衬注浆，对盾体后方来水进行封堵，所述的管片后封堵结构采用聚氨酯施作环箍且布置在盾尾后两环盾构管片上。
[0034]2、依据本专利技术提供了一套完整可靠的施工方法，整体流程简单，不涉及海上作业，洞内施工风险低，确保盾构机能够安全脱困顺利掘进。
[0035]3、常规的冻结加固需要从水面向刀盘周围土体钻孔后实施冻结，但是由于海上施工流程复杂，尤其位于航道区域时水上施工方案基本不可行。本专利技术提供的冻结加固系统和施工方法均在洞内施工，不占用海面或江面水域，施工可行性高。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的结构纵向布置示意图。
[0037]图2为本专利技术的刀盘处冻结管横断面布置示意图。
[0038]图3为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构，它包括盾构机(1)、盾构管片(2)、盾构刀盘中心回转区(3)、泥水仓隔板(4)、刀盘(5)、泥水仓(6)和盾壳(10)；所述泥水盾构机(1)包括盾构刀盘中心回转区(3)、泥水仓隔板(4)、与掌子面接触的刀盘(5)、与刀盘连接的泥水仓(6)和盾壳(10)；其特征在于：所述的盾壳(10)上设有超前注浆孔(7)，所述的盾构管片(2)与盾壳(10)连接盾尾处设有盾尾保护结构(12)，所述的盾壳(10)表面设有盾体封堵保护结构(11)，所述的盾构管片(2)外侧设有管片后封堵结构(13)和二次注浆保护结构(14)；所述的泥水仓隔板(4)上设有水平地质钻孔(8)，所述的盾构刀盘中心回转区(3)上设有补充钻孔(9)。2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构，其特征在于：所述的补充钻孔(9)穿透盾构刀盘中心回转区(3)与所述的泥水仓隔板(4)且同时不与刀盘(5)产生干扰。3.根据权利要求1或2所述的一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构，其特征在于：所述超前注浆孔(7)、水平地质钻孔(8)和补充钻孔(9)作为水平冻结结构孔钻进至土体设计深度后并布设冻结管，冻结管冻结加固盾构刀盘(5)周围土体。4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构，其特征在于：所述的水平地质钻孔(8)与补充钻孔(9)伸入刀盘前方3
‑
4米内，所述的超前注浆孔(7)伸入刀盘前方4
‑
6米内。5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构，其特征在于：所述盾尾保护结构(12)采用泥浆并在盾构机(1)尾部注入泥浆，对盾构机(1)的盾尾密封进行包裹。6.根据权利要求5所述的一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构，其特征在于：所述的管片后封堵结构(13)采用聚氨酯施作环箍且布置在盾尾后两环盾构管片(2)上。7.根据权利要求5或6所述的一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构，其特征在于：所述管片后二次注浆保护结构(14)采用注浆，对临近十环盾构管片(2)利用吊装孔进行二衬注浆，对盾体后方来水进行封堵。8.根据权利要求1
‑
7中任意一项权利要求所述的一种盾构隧道洞内水平冻结加固结构的施工方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①
、在钻孔施工前，通过盾构机(1)内超前注浆孔(7)对刀盘(5)前方土体进行双液浆注入，加固所述的刀盘(5)周围...

【专利技术属性】
技术研发人员：石湛，董志超，陶司记，范桂莲，郭晓刚，姚劲松，罗欣宇，龙敏，夏磊，
申请(专利权)人：长江河湖建设有限公司，
类型：发明
国别省市：