CN102352757B - 盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法。该方法包括如下步骤：1)间隔地在所述矿山法隧道上端设置一个或多个限位物，以限制所述管片的上浮量；2)在所述矿山法隧道内间隔地设置集水井，在所述盾构机的机头到达之前抽水，以减少所述矿山法隧道内的水量；3)当所述管片脱出所述盾构机的盾尾后，间隔地在所述管片的腰部及底部的注浆孔处开口放水，以降低管片背后水位；4)当所述管片脱出车架后，进行二次补充注浆；5)在注浆过程中监测所述管片的稳定性。使用本发明的方法，从隧道施工前到施工后期管片的上浮都可以得到良好的控制。

Description

盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法

技术领域

本发明涉及地下掘进领域，具体涉及一种盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法。

背景技术

随着城市地下空间开发利用程度的不断提高，盾构机在施工过程中遇到了各种各样的复杂地段，如软硬互层段、有孤石地段和微风化高硬度岩石段，或遇到建筑物桩基等障碍物，此时单纯依靠盾构较难施工。对于长度超过100m、岩石单轴抗压强度超过80MPa的地层，在国内、外均没有纯盾构法施工成功案例的报道。一条区间隧道，如果中间深埋段遇到坚硬的未风化或微风化岩层，两端浅埋段为强风化的围岩或沉积土层，采用“矿山法+盾构法”复合工法可结合两工法各自的优点，具有很好的技术、经济和社会效益。“矿山法+盾构法”复合工法施工方法是先在区间隧道中部施作一个工作竖井，在上述里程范围内用矿山法施工初衬隧道，然后再穿越已有矿山法隧道进行盾构法施工。

矿山法隧道施工完成后，盾构机过境采用空推工况下进行管片拼装，矿山法隧道超挖量过大，管片周边填充不饱满，管片受到的约束力不足，地下水位上升后，管片的自重（21T）远小于管片所排开地下水所形成的浮力（42T）,由于采取的施工措施不及时导致管片受到注浆浆液和矿山法隧道内的水的作用会导致管片上浮，这个问题是盾构空推过矿山法隧道面临的一个非常严竣的问题，也是多年的一个难题，处理不好会导致矿山法隧道超限、管片错台、漏水，严重的可能导致由于隧道严重超限导致隧道报废。

现有技术中控制管片上浮的措施主要有以下几种方法：

在施工过程中，管片背衬注浆采取从管片上部注浆，大约1～2点、10～11点位置，注浆压力控制在0.3MPa，注浆尽量保证管片从两侧同步注浆，避免因注浆对管片产生偏压，造成管片移位；盾构机掘进轴线补偿，根据不同的地质条件，调低掘进轴线20～50mm；隧道上部注浆，下部引水；施工中改善壁后注浆的配合比，缩短初凝时间。

但是，上述控制措施存在以下不足之处：

1）当注浆浆液无法及时凝固，施工过程中又无实时监测时，如管片上浮则无法及时采取措施控制管片上浮；

2）管片上浮时不设置限位无法限制其上浮量，管片上浮时无法限制其上浮量，管片直到碰到矿山法隧道顶部才能稳定；

3）注浆过程中不放水会导致管片与矿山法隧道间隙内水无法及时排出，导致水位上升，管片浮力增大，导致管片上浮，对管片受力也不利；

4）掘进轴线补偿措施无用，管片上浮时，管片碰到矿山法隧道顶部才能稳定，这个上浮量是一个固定值；

5）措施单一，管片上浮很难控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盾构空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法以有效地控制管片上浮。

为达到该目的，本发明盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法，包括如下的步骤：

1）在所述矿山法隧道的顶部间隔地设置多个限位物，以限制所述管片的上浮量；

2）在所述矿山法隧道内间隔地设置集水井，在所述盾构机的机头到达之前进行抽水，以减少所述矿山法隧道内的水量；

3）当所述管片脱出所述盾构机的盾尾后，间隔地在所述管片的腰部及底部的注浆孔处开口放水，以降低管片背后水位；

4）当所述管片脱出所述盾构机的车架后，进行二次补充注浆；

5）在注浆过程中实时监测所述管片的稳定性，如所述管片出现上浮现象，则立刻采取控制措施，当监测到所述管片出现上浮现象时，立即停止注浆而采取多点放水的方式放水，待水位下降、所述管片稳定后再次注浆。

当所述管片出现上浮现象时立即停止注浆而采取多点放水的方式放水，待水位下降、所述管片稳定后再次注浆。

在所述步骤1）中，优选在所述矿山法隧道的顶部每间隔5-10米设置所述限位物，且所述限位物与所述盾构机的盾壳之间的垂直距离为3-6厘米。

更优选，所述限位物为用钢筋笼的样式固定在所述矿山法隧道的顶部的长条木方。如可在所述矿山法隧道顶部45°的范围内设置多个限位物，以便可以控制管片的上浮量。

在本发明的方法的具体实施时，通过对矿山法成形的隧道进行断面测量，根据测量结果，设置限位物。

步骤2）中较佳地是在所述隧道内每隔100m设置所述的集水井。

步骤3）中较佳地是当所述管片脱出所述盾尾后，每隔2-3环所述管片在所述管片的腰部及底部的所述注浆孔处开口放水。

在本发明的方法的优选实施方案中，在进行所述注浆的同时，在所述注浆的部位的前后打开一个管片的注浆孔进行放水。

在本发明的方法的具体实施时，对于水泥水玻璃双液浆以及纯水泥浆液的配比没有特别的限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

优选地，在进行所述注浆作业时，采用水泥水玻璃双液浆每隔5-10环所述管片进行注浆，先形成环箍，然后在所述的形成的环箍之间采用纯水泥浆液进行注浆。在具体实施时，优选所述水泥水玻璃双液浆由体积比为1：0.1-0.3的纯水泥浆液和水玻璃组成；所述纯水泥浆液由质量体积比为1：0.5-2kg/L的32.5级水泥与水组成。

通过本发明的方法控制管片上浮，管片上浮量可以得到有效控制；管片背衬后的水位可以得到控制；管片上浮时可以及时采取措施控制上浮；通过使用本发明的方法，隧道从施工前到施工后期管片的上浮都可以得到良好的控制。

附图说明

图1为根据本发明的方法设置限位物示意图。

具体实施方式

某地铁工程土建盾构隧道，其中，左线中部长度为147.5m、右线中部长度为287m的范围内，需先行采用矿山法施工隧道初衬，然后再采用盾构机拼装管片空推过矿山法隧道形成隧道二衬。

在本发明的实施例中，纯水泥浆液由32.5级水泥和水组成，质量体积比为1：1kg/L；水泥水玻璃双液浆由纯水泥浆液和水玻璃组成，两者的体积比为1：0.15。

为了控制盾构机空推过矿山法隧道时管片上浮，采用本发明的方法，具体控制措施如下：

1）如图1所示，对矿山法成形的隧道2每10m一个断面进行断面测量，根据测量结果，设置限位物1。限位物是采用长条木方用钢筋笼的样式固定在隧道顶端，在顶端45°范围内设置3排，限位物的底部距离盾构机的外壳3高度为5cm，以限制管片的上浮量；

2）在隧道内每隔100m设置一个小的集水井，在盾构机的机头到达之前进行抽水，减少隧道内的水量；

3）在盾构机推进过程中，当管片脱出盾尾后，每隔2环在管片腰部及底部注浆孔处开口放水，降低管片背后水位。

4）当盾构机在空推段工作中，管片脱出车架后，对车架后的管片再次进行二次补充注浆。

5）注浆时采用对称、分层、多次、自下而上的注浆方式，防止由于一次浆液压注过多，管片所受到的浮力过大造成上浮，同时在注浆部位的前后打开一个管片注浆孔进行放水；

6）在注浆过程要加强对管片稳定性的监测，发现上浮应立即停止压注，采取多点放水的方式待水位下降、管片稳定后再行压注。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本领域技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在所述矿山法隧道的顶部间隔地设置多个限位物，以限制所述管片的上浮量，所述限位物为用钢筋笼的样式固定在所述矿山法隧道的顶部的长条木方；

2）在所述矿山法隧道内间隔地设置集水井，在所述盾构机的机头到达之前抽水，以减少所述矿山法隧道内的水量；

3）当所述管片脱出所述盾构机的盾尾后，间隔地在所述管片的腰部及底部的注浆孔处开口放水，以降低管片背后水位；

4）当所述管片脱出所述盾构机的车架后，进行二次补充注浆；

5）在注浆过程中监测所述管片的稳定性，当监测到所述管片出现上浮现象时，立即停止注浆而采取多点放水的方式放水，待水位下降、所述管片稳定后再次注浆。

2.根据权利要求1所述的盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法，其特征在于，在所述步骤1）中，在所述矿山法隧道的顶部每间隔5-10米设置所述限位物，且所述限位物与所述盾构机的盾壳之间的垂直距离为3-6厘米。

3.根据权利要求1所述的盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法，其特征在于，在所述步骤3）中，当所述管片脱出所述盾构机的盾尾后，在每隔2-3环所述管片的腰部及底部的所述注浆孔处开口放水。

4.根据权利要求1所述的盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法，其特征在于，在进行所述注浆时，采用水泥水玻璃双液浆每隔5-10环所述管片进行注浆，先形成环箍，然后在所述环箍之间采用纯水泥浆液进行注浆。

5.根据权利要求4所述的盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法，其特征在于，所述水泥水玻璃双液浆由体积比为1：0.1-0.3的纯水泥浆液和水玻璃组成。

6.根据权利要求4或5所述的盾构机空推过矿山法隧道时控制管片上浮的方法，其特征在于，所述纯水泥浆液由质量体积比为1：0.5-2kg/L的32.5级水泥与水组成。