CN104847373B - 砂砾粘土地层盾构进出洞施工工艺 - Google Patents

Abstract

砂砾粘土地层盾构进出洞施工工艺，它涉及隧道施工技术领域，它的工作流程如下：洞口土体加固；洞口密封；反力系统；负环管片与负环拼装；洞口灌注桩凿除。它工艺简单，操作方便，提高了盾构机进出洞口的安全性，并且提高了施工质量。

Description

砂砾粘土地层盾构进出洞施工工艺

技术领域：

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种砂砾粘土地层盾构进出洞施工工艺。

背景技术：

盾构进出洞是盾构隧道施工中的关键，其施工技术的成功与否将直接影响整条隧道的盾构推进和施工质量，也关系到隧道工程的安全。此外，进出洞阶段是隧道施工事故的多发阶段，其中发生的事故主要有：洞门外围岩塌落，封门拆除后，洞门外土体丧失稳定性，涌入盾构，引起地表塌方，对附近地下管线和地面建筑物造成损害，影响施工；盾构出洞时由于失去支撑，产生向上或向下的角度偏差，使得刚建成的隧道不满足设计要求，造成停工或返工。此外，开挖部位或者挖土量控制不当，盾构容易上抬，出土量过高引起土体流失，盾构容易下沉；洞口在盾构出洞时由于损坏密封装置或者没有及时进行防渗处理，易造成泥水从隧道间隙涌入，导致盾构机设备受淹，甚至引发隧洞被淹事故，还会引起地面塌陷；因管片开裂使得隧道的施工质量下降，不能满足功能要求。

发明内容：

本发明的目的是提供砂砾粘土地层盾构进出洞施工工艺，它工艺简单，操作方便，提高了盾构机进出洞口的安全性，并且提高了施工质量。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它的工作流程如下：

一、洞口土体加固：盾构进出洞地层加固应考虑如下影响因素：地质条件、地下水、覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境、安全性、施工方便、经济性和进度等，在此采用三重管高压旋喷桩加固，旋喷桩采用跳桩隔排施工，桩径φ800mm，咬合200mm，成孔约18.7m，其中空孔约6.7m。加固28d后无侧限抗压强度须达到1.0-1.2MPa，渗透系数≤1.0×10-7cm/s，加固范围为：始发井是灌注桩外侧6m，隧道中心线上下左右各6m；接收井是灌注桩外侧8m，隧道中心线上下左右各6m，旋喷桩施工基本参数是提升速15cm/min、转速15r/min、水灰比1.2∶1，空压机6m3/0.7MPa，同时应根据试桩前实际情况进行调整；

二、洞口密封：为保证盾构机出洞时泥水不从盾构机外壳周围涌出，需要在出洞口安装特制的橡胶帘布，掘进前应预先将橡胶帘布用螺栓挂在洞口预埋钢环上，并用钢压板将其固定，盾构机的壳体将橡胶帘布及扇型钢板顶入并向内弯曲，当盾尾钢丝刷刚进入洞口露出管片时，再调整扇形板，使其落在管片上，待初始掘进完成后拆除橡胶帘布，采用常规的橡胶帘板密封方式，洞门注浆采用盾构同步注浆装置注入式，未单独预埋注浆管；

三、反力系统：盾构出洞的后盾反力系统采用整负环的混凝土管片与组合钢门架及其后部的钢反力支撑相结合的方法，盾构反力通过混凝土管片均匀传递到钢门架，继而通过钢反力支撑传递到车站结构处。反力架采用斜撑门式反力架，材料选用Q235的30#H型钢，反力架安装时，用45#工字钢做为斜撑与隧底预埋版焊接，下横梁采用采用5排45#工字钢与隧底支撑，45#工字钢三根焊接在一起使用，安装时后背中线和盾构机中线重合，整体垂直度为28‰，上端向掘进方向倾斜，由于盾构机带有铰接系统，盾构机的旋转角在±0.3度内机身盾尾不会联动旋转，因此，反力架受力验算中，只计算盾构推力对反力架的影响，不考虑刀盘扭矩对反力架的影响，初始掘进盾构机掘进推力按32000kN计算，负环整环拼装，推力平分在后背左右两侧上下横梁上，每侧8000kN，均布在4.538m范围内，最危险处为立柱及支撑；

四、负环管片与负环拼装：因始发段平曲线半径较小(R＜500m)，盾构始发推进产生的巨大反力具有较大的不均匀性，负环管片的强度、刚度和整体稳定性对盾构始发起决定作用，负环管片全部采用闭环管片，以保证将盾构始发推进的巨大反力可靠、稳定地传至反力架而不发生相对位移和超限变形，从而确保正环管片的错台量和密封质量符合设计及规范要求，一般情况下，负环管片按照在盾壳内的正常安装位置进行拼装，在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾构机尾部的密封刷，保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进。在盾尾密封刷中填塞密封油脂，以保护盾尾密封刷不被磨坏，第一环负环管片拼装成后，用4-5组千斤顶完成管片的后移，负环拼装时，要注意管片与管片之间缝隙的变化，要保持一定的缝隙，负环管片拼装一定要保证其拼装的质量，尤其是整环拼装的圆整度，管片外侧与基座间的空隙用木楔子楔紧固定；

五、洞口灌注桩凿除：为保证洞口土体稳定，避免土体长时间裸露在外，在始发前7天内进行洞门灌注桩凿除，车站开挖围护结构采用φ800mm灌注桩，盾构进出洞门的破除主要针对该部分结构，考虑到盾构机刀盘的外径φ6170mm和盾构始发后洞口的尺寸需求，洞门破除的外径定为φ6700mm，左右线各需凿除5.5根，采用风镐人工凿除，灌注桩桩体的拆除应从两边往中间的顺序进行。

本发明具有以下有益效果：它工艺简单，操作方便，提高了盾构机进出洞口的安全性，并且提高了施工质量。

具体实施方式：

本具体实施方式是采用以下技术方案：它的工作流程如下：

一、洞口土体加固：盾构进出洞地层加固应考虑如下影响因素：地质条件、地下水、覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境、安全性、施工方便、经济性和进度等，在此采用三重管高压旋喷桩加固，旋喷桩采用跳桩隔排施工，桩径φ800mm，咬合200mm，成孔约18.7m，其中空孔约6.7m。加固28d后无侧限抗压强度须达到1.0-1.2MPa，渗透系数≤1.0×10-7cm/s，加固范围为：始发井是灌注桩外侧6m，隧道中心线上下左右各6m；接收井是灌注桩外侧8m，隧道中心线上下左右各6m，旋喷桩施工基本参数是提升速15cm/min、转速15r/min、水灰比1.2∶1，空压机6m3/0.7MPa，同时应根据试桩前实际情况进行调整；

二、洞口密封：为保证盾构机出洞时泥水不从盾构机外壳周围涌出，需要在出洞口安装特制的橡胶帘布，掘进前应预先将橡胶帘布用螺栓挂在洞口预埋钢环上，并用钢压板将其固定，盾构机的壳体将橡胶帘布及扇型钢板顶入并向内弯曲，当盾尾钢丝刷刚进入洞口露出管片时，再调整扇形板，使其落在管片上，待初始掘进完成后拆除橡胶帘布，采用常规的橡胶帘板密封方式，洞门注浆采用盾构同步注浆装置注入式，未单独预埋注浆管；

三、反力系统：盾构出洞的后盾反力系统采用整负环的混凝土管片与组合钢门架及其后部的钢反力支撑相结合的方法，盾构反力通过混凝土管片均匀传递到钢门架，继而通过钢反力支撑传递到车站结构处。反力架采用斜撑门式反力架，材料选用Q235的30#H型钢，反力架安装时，用45#工字钢做为斜撑与隧底预埋版焊接，下横梁采用采用5排45#工字钢与隧底支撑，45#工字钢三根焊接在一起使用，安装时后背中线和盾构机中线重合，整体垂直度为28‰，上端向掘进方向倾斜，由于盾构机带有铰接系统，盾构机的旋转角在±0.3度内机身盾尾不会联动旋转，因此，反力架受力验算中，只计算盾构推力对反力架的影响，不考虑刀盘扭矩对反力架的影响，初始掘进盾构机掘进推力按32000kN计算，负环整环拼装，推力平分在后背左右两侧上下横梁上，每侧8000kN，均布在4.538m范围内，最危险处为立柱及支撑；

四、负环管片与负环拼装：因始发段平曲线半径较小(R＜500m)，盾构始发推进产生的巨大反力具有较大的不均匀性，负环管片的强度、刚度和整体稳定性对盾构始发起决定作用，负环管片全部采用闭环管片，以保证将盾构始发推进的巨大反力可靠、稳定地传至反力架而不发生相对位移和超限变形，从而确保正环管片的错台量和密封质量符合设计及规范要求，一般情况下，负环管片按照在盾壳内的正常安装位置进行拼装。在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾构机尾部的密封刷，保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进。在盾尾密封刷中填塞密封油脂，以保护盾尾密封刷不被磨坏，第一环负环管片拼装成后，用4-5组千斤顶完成管片的后移，负环拼装时，要注意管片与管片之间缝隙的变化，要保持一定的缝隙，负环管片拼装一定要保证其拼装的质量，尤其是整环拼装的圆整度，管片外侧与基座间的空隙用木楔子楔紧固定；

五、洞口灌注桩凿除：为保证洞口土体稳定，避免土体长时间裸露在外，在始发前7天内进行洞门灌注桩凿除，车站开挖围护结构采用φ800mm灌注桩，盾构进出洞门的破除主要针对该部分结构，考虑到盾构机刀盘的外径φ6170mm和盾构始发后洞口的尺寸需求，洞门破除的外径定为φ6700mm，左右线各需凿除5.5根，采用风镐人工凿除，灌注桩桩体的拆除应从两边往中间的顺序进行。

本具体实施方式具有以下有益效果：它工艺简单，操作方便，提高了盾构机进出洞口的安全性，并且提高了施工质量。

以上所述仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.砂砾粘土地层盾构进出洞施工工艺，其特征在于它的工作流程如下：

(一)、洞口土体加固：盾构进出洞地层加固应考虑如下影响因素：地质条件、地下水、覆盖层厚度、盾构机直径、盾构机型、施工环境、安全性、施工方便、经济性和进度，在此采用三重管高压旋喷桩加固，旋喷桩采用跳桩隔排施工，桩径φ800mm，咬合200mm，成孔约18.7m，其中空孔约6.7m，加固28d后无侧限抗压强度须达到1.0-1.2MPa，渗透系数≤1.0×10^-7cm/s；加固范围为：始发井是灌注桩外侧6m，隧道中心线上下左右各6m；接收井是灌注桩外侧8m，隧道中心线上下左右各6m，旋喷桩施工基本参数是提升速15cm/min、转速15r/min、水灰比1.2∶1，空压机6m³/0.7MPa，同时应根据试桩前实际情况进行调整；

(二)、洞口密封：为保证盾构机出洞时泥水不从盾构机外壳周围涌出，需要在出洞口安装特制的橡胶帘布，掘进前应预先将橡胶帘布用螺栓挂在洞口预埋钢环上，并用钢压板将其固定，盾构机的壳体将橡胶帘布及扇型钢板顶入并向内弯曲，当盾尾钢丝刷刚进入洞口露出管片时，再调整扇形板，使其落在管片上，待初始掘进完成后拆除橡胶帘布，采用常规的橡胶帘板密封方式，洞门注浆采用盾构同步注浆装置注入式，未单独预埋注浆管；

(三)、反力系统：盾构出洞的后盾反力系统采用整负环的混凝土管片与组合钢门架及其后部的钢反力支撑相结合的方法，盾构反力通 过混凝土管片均匀传递到钢门架，继而通过钢反力支撑传递到车站结构处，反力架采用斜撑门式反力架，材料选用Q235的30#H型钢，反力架安装时，用45#工字钢做为斜撑与隧底预埋版焊接，下横梁采用采用5排45#工字钢与隧底支撑，45#工字钢三根焊接在一起使用，安装时后背中线和盾构机中线重合，整体垂直度为28‰，上端向掘进方向倾斜，由于盾构机带有铰接系统，盾构机的旋转角在±0.3度内机身盾尾不会联动旋转，因此，反力架受力验算中，只计算盾构推力对反力架的影响，不考虑刀盘扭矩对反力架的影响，初始掘进盾构机掘进推力按32000kN计算，负环整环拼装，推力平分在后背左右两侧上下横梁上，每侧8000kN，均布在4.538m范围内，最危险处为立柱及支撑；

(四)、负环管片与负环拼装：因始发段平曲线半径R＜500m，盾构始发推进产生的巨大反力具有较大的不均匀性，负环管片的强度、刚度和整体稳定性对盾构始发起决定作用，负环管片全部采用闭环管片，以保证将盾构始发推进的巨大反力可靠、稳定地传至反力架而不发生相对位移和超限变形，从而确保正环管片的错台量和密封质量符合设计及规范要求，一般情况下，负环管片按照在盾壳内的正常安装位置进行拼装，在安装负环管片之前，为保证负环管片不破坏盾构机尾部的密封刷，保证负环管片在拼装好以后能顺利向后推进，在盾尾密封刷中填塞密封油脂，以保护盾尾密封刷不被磨坏，第一环负环管片拼装成后，用4-5组千斤顶完成管片的后移，负环拼装时，要注意管片与管片之间缝隙的变化，要保持一定的缝隙，负环管片拼装一定要保证其拼装的质量，整环拼装的圆整度，管片外侧与基座间的空隙用木楔子楔紧固定；

(五)、洞口灌注桩凿除：为保证洞口土体稳定，避免土体长时间裸露在外，在始发前7天内进行洞门灌注桩凿除，车站开挖围护结构采用φ800mm灌注桩，盾构进出洞门的破除主要针对该部分结构，考虑到盾构机刀盘的外径φ6170mm和盾构始发后洞口的尺寸需求，洞门破除的外径定为φ6700mm，左右线各需凿除5.5根，采用风镐人工凿除，灌注桩桩体的拆除应从两边往中间的顺序进行。