CN103291312B - 能够实现三维注浆的盾构机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够实现三维注浆的盾构机。本发明的目的是为解决在施工过程中前方土体的坍塌和盾构周围土体的地层损失以及地面沉降问题，提供一种能够实现三维注浆的盾构机。本发明的技术方案是：能够实现三维注浆的盾构机，包括盾体、安装于该盾体前端面的盾构刀盘，以及位于该盾体内连成整体的一组管片，其特征在于：所述盾构刀盘边缘处均匀设置一圈超前注浆孔，各超前注浆孔的注浆方向平行于盾体轴线布置；所述盾体中部侧壁上均匀设置一圈盾体注浆孔，各盾体注浆孔的轴线相交于盾体轴线上的一点。本发明适用于多线小净距、浅覆土、小净距侧穿、近距离下穿、过江过河以及粉砂地层等复杂环境工况下盾构掘进。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构机，特别是一种能够实现三维注浆的盾构机，主要用于多线小净距、浅覆土、小净距侧穿、近距离下穿、过江过河以及粉砂地层等复杂环境工况下盾构掘进。
背景技术
在我国，盾构法以其对地面影响小、安全性高等优越性，在地下工程施工中得到了广泛的应用。
由于盾构机刀盘的开挖直径大于管片外径，管片拼装完毕并脱出盾尾后，与土体间形成一个超挖间隙，超挖间隙如果得不到及时填充，势必造成地层变形，使相邻地表建、构筑物沉降或隧道本身偏移。因此，注浆是盾构工法中必不可少的关键性辅助工法，合理的施工工艺选择是盾构掘进施工安全顺利的保证。常规的盾构注浆主要包括盾尾同步注浆及管片二次注浆，但在多线小净距、浅覆土、小净距侧穿、近距离下穿、过江过河以及粉砂地层等复杂环境工况下盾构掘进时，常规的盾构注浆难以满足工程安全控制要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对多线小净距、近距离侧穿（下穿）、过江河及粉砂地层等复杂环境工况下盾构掘进，为解决在施工过程中前方土体的坍塌和盾构周围土体的地层损失以及地面沉降问题，提供一种能够实现三维注浆的盾构机。
本发明所采用的技术方案是：能够实现三维注浆的盾构机，包括盾体、安装于该盾体前端面的盾构刀盘，以及位于该盾体内连成整体的一组管片，其特征在于：所述盾构刀盘边缘处均匀设置一圈超前注浆孔，各超前注浆孔的注浆方向平行于盾体轴线布置；所述盾体中部侧壁上均匀设置一圈盾体注浆孔，各盾体注浆孔的轴线相交于盾体轴线上的一点。
各盾体注浆孔位于同一平面内，所述盾体轴线垂直于该平面。
所述盾体注浆孔的个数为八个。
每环管片均由六块管片块拼接而成，且各管片块上均开设一个兼做注浆孔的吊装孔。
除用于封顶的管片块外，其余各块管片块均增设两个管片注浆孔，且各管片注浆孔的注浆方向垂直于盾体轴线布置。
所述吊装孔和管片注浆孔均匀分布于各环管片的环形侧壁上。
所述超前注浆孔的个数为十六个。
本发明的有益效果是：1、本发明在现有盾构机的基础上，增设超前注浆孔，同时在盾体中部侧壁上均匀设置一圈盾体注浆孔，从而大大减少了盾体前方土体坍塌和盾构周围土体的地层损失以及地面沉降，可避免在多线小净距、浅覆土、近距离侧穿、近距离下穿、过江过河以及粉砂地层等复杂环境工况下盾构掘进中可能遇见的盾构旋转、上浮、涌水、涌泥、地表沉降过大和切口冒顶等诸多风险。2、在管片上增设管片注浆孔，较之现有技术，其注浆效果得到进一步增强。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括盾体1、安装于该盾体前端面的盾构刀盘2，以及位于该盾体内连成整体的一组管片3。
所述盾构刀盘2边缘处均匀设置一圈超前注浆孔4（本例中超前注浆孔个数为十六个），各超前注浆孔4的注浆方向平行于盾体1轴线布置；当切口发生冒顶和塌陷时，可通过超前注浆孔4向前方土层压注浆液，对盾构刀盘2前方土体进行加固改良。
所述盾体1中部侧壁上均匀设置一圈盾体注浆孔5（本例中盾体注浆孔个数为八个），各盾体注浆孔5的轴线相交于盾体1轴线上的一点，并且各盾体注浆孔5位于同一平面内，所述盾体1轴线垂直于该平面；紧急情况下，可以通过各盾体注浆孔5向盾构四周压注浆液或封堵材料，防止地层在多线隧道施工过程中因多次扰动而产生的地层沉陷。
每环管片3均由六块管片块拼接而成，且各管片块上均开设一个兼做注浆孔的吊装孔6，同时除用于封顶的管片块（封顶块）外，其余各块管片块均增设两个管片注浆孔7，且各管片注浆孔7的注浆方向垂直于盾体1轴线布置（此时每环管片上共有十六个注浆孔，其中六个为兼做注浆孔的吊装孔）；所述吊装孔6和管片注浆孔7位于同一平面内，且以盾体1轴线为圆心均匀分布于各环管片3的环形侧壁上；较现有技术多10个注浆孔，以确保能在隧道四周进行全方位注浆，改善注浆效果。
实际应用中，首先按照前述结构对现有盾构机进行改造，盾构始发下井推进，并通过盾构刀盘2上的八个超前注浆孔4对盾构刀盘2前方土体进行超前注浆，以实现土体的加固改良。紧急情况下（如地表沉降激剧加大，先行隧道大量错台漏水等），利用盾体注浆孔5向盾构四周压注浆液或封堵材料，防止地层在多线隧道施工过程中因多次扰动而产生的地层沉陷。管片3脱出盾体1的盾尾后，利用吊装孔6和管片注浆孔7向隧道四周进行全方位注浆，填充地层，提高隧道抗变形能力及减少地表沉降。盾构安全穿越复杂环境后，接收吊出（即把盾构机从盾构井中接收后分体吊出）。注浆材料及压力可根据土层情况，地下水压力以及工程实际情况进行选择。
本实施例通过全方位增强注浆以有效控制盾构周边地层稳定性，从而降低了工程安全风险。
Claims (5)
1.一种能够实现三维注浆的盾构机，包括盾体（1）、安装于该盾体前端面的盾构刀盘（2），以及位于该盾体内连成整体的一组管片（3），其特征在于：所述盾构刀盘（2）边缘处均匀设置一圈超前注浆孔（4），各超前注浆孔（4）的注浆方向平行于盾体（1）轴线布置；所述盾体（1）中部侧壁上均匀设置一圈盾体注浆孔（5），各盾体注浆孔（5）的轴线相交于盾体（1）轴线上的一点；
每环管片（3）均由六块管片块拼接而成，且各管片块上均开设一个兼做注浆孔的吊装孔（6）；
除用于封顶的管片块外，其余各块管片块均增设两个管片注浆孔（7），且各管片注浆孔（7）的注浆方向垂直于盾体（1）轴线布置。
2.根据权利要求1所述的能够实现三维注浆的盾构机，其特征在于：各盾体注浆孔（5）位于同一平面内，所述盾体（1）轴线垂直于该平面。
3.根据权利要求1或2所述的能够实现三维注浆的盾构机，其特征在于：所述盾体注浆孔（5）的个数为八个。
4.根据权利要求1所述的能够实现三维注浆的盾构机，其特征在于：所述吊装孔（6）和管片注浆孔（7）均匀分布于各环管片（3）的环形侧壁上。
5.根据权利要求1所述的能够实现三维注浆的盾构机，其特征在于：所述超前注浆孔（4）的个数为十六个。
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