CN105221168B - 一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，包括步骤：一、弹性密封刷加工：对所施工盾构隧道的始发洞门上需安装的一圈或多圈弹性密封刷分别进行加工；每圈弹性密封刷均包括多个沿圆周方向布设的弹性密封刷；二、弹性密封刷安装：在始发洞门上的洞门钢环内侧安装弹性密封刷；三、密封油脂充填：在每个弹性密封刷的上夹板和下夹板之间均充填密封油脂；四、盾构掘进及止水材料注入：采用盾构机从始发洞门由后向前进行掘进施工，掘进施工过程中，向盾壳与隧道洞内壁之间注入遇水膨胀类止水材料。本发明方法步骤简单、设计合理、投入成本低且施工简便、密封效果好，能对隧道施工洞门进行长时间有效封堵，且施工过程安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于隧道盾构施工技术领域，尤其是涉及一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法。
背景技术
为了降低地铁隧道在盾构法施工始发期间洞门涌水、突泥的风险，现有的洞门密封施工方法为采用橡胶帘布配合折压板，达到洞门密封的目的。对于施工条件相对较好、水土压力较小的盾构法施工隧道，大多数采用上述橡胶帘布配合折压板的洞门密封施工方法进行密封。但上述洞门密封施工方法，主要存在以下两方面缺陷：第一、只有一道密封，相对简单，在水土压力较小时，需要盾构机快速通过并及时注浆才能达到封水的效果；第二、密封主要靠橡胶，在盾构施工过程中，因橡胶抗拉强度相对较低，往往容易损坏，导致涌水突泥事故。对始发端埋深大且处于富水地层的隧道进行盾构法施工时，上述橡胶帘布配合折压板的洞门密封施工方法存在诸多问题。例如对始发站为地下四层地铁车站(一般地铁车站为地下两层站)的隧道进行盾构法施工时，盾构隧道埋深达35m，且该处为粉细沙地层，地下水位高(地面下3m见水)，水土压力达608kPa；另外，由于受施工场地限制，盾构始发时只能采取水平冷冻加固，且考虑周边环境，不能大面积降水，为了保证盾构始发施工安全，必须解决以下问题：①提高密封的抗水土压力的能力；②必须满足便于安装，且安装后不易损坏；③在水土压力作用下能长时间持续工作；④施工成本相对低廉。综上，需设计一种方法步骤简单、设计合理、投入成本低且施工简便、密封效果好的富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，能对隧道施工洞门进行长时间有效封堵，且施工过程安全可靠。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其方法步骤简单、设计合理、投入成本低且施工简便、密封效果好，能对隧道施工洞门进行长时间有效封堵，且施工过程安全可靠。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、弹性密封刷加工：对所施工盾构隧道的始发洞门上需安装的一圈或多圈弹性密封刷分别进行加工；每圈所述弹性密封刷均包括多个沿圆周方向布设在所述始发洞门上设置的洞门钢环内侧壁上的弹性密封刷，多个所述弹性密封刷均布设在洞门钢环的同一横断面上且其结构和尺寸均相同；
所述弹性密封刷包括底板、下夹板、位于下夹板上方的上夹板和多排由上至下布设于下夹板与上夹板之间的刷毛，所述刷毛为钢丝；所述下夹板包括第一固定板和位于所述第一固定板后侧且由前至后逐渐向上倾斜的第一夹板，所述上夹板包括第二固定板和位于所述第二固定板后侧且由前至后逐渐向上倾斜的第二夹板，所述第一固定板位于所述第二固定板下方且二者均固定在底板的前部上方，所述第一夹板位于第二夹板后侧；所述上夹板和下夹板均为弹性钢板且二者的板厚均为1mm～2mm；
每排所述刷毛均包括多根由左至右布设的刷毛，每排所述刷毛中多根所述刷毛的结构和尺寸均相同，每根所述刷毛均分为前端固定段和连接于所述前端固定段后侧的后侧倾斜段，所述后侧倾斜段由前至后逐渐向上倾斜；每排所述刷毛的前端固定段均布设在同一平面上，且每排所述刷毛的后侧倾斜段均布设在同一平面上；
多排所述刷毛的所述前端固定段由上至下夹装于所述第二固定板与所述第一固定板之间，多排所述刷毛的所述后侧倾斜段由前至后布设于所述第二夹板与所述第一夹板之间；多排所述刷毛的后端均相平齐，所述第一夹板和所述第二夹板的后端高度均低于刷毛的后端高度，所述刷毛后端与底板底面之间的间距大于洞门钢环与对所施工盾构隧道进行施工的盾构机的盾壳之间的间隙宽度；
步骤二、弹性密封刷安装：盾构施工之前，在所述始发洞门上设置的洞门钢环内侧固定安装一圈或多圈所述弹性密封刷，多圈所述弹性密封刷沿洞门钢环的纵向长度方向由前至后进行布设，且每个所述弹性密封刷的底板均固定在洞门钢环的内侧壁上；每圈所述弹性密封刷均形成一个直径由后向前逐渐缩小的锥形密封环；
步骤三、密封油脂充填：在步骤二中安装完成的每个所述弹性密封刷的上夹板和下夹板之间，均充填密封油脂；
步骤四、盾构掘进及止水材料注入：采用盾构机从所述始发洞门由后向前对所施工盾构隧道进行掘进施工；掘进施工过程中，采用注浆设备且通过盾构机的盾壳上设置的多个径向孔，向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：步骤一中所述弹性密封刷还包括U字形卡套，所述第一固定板和第二固定板的前端均套装在U字形卡套内，所述第一固定板和第二固定板与U字形卡套之间通过多个第一紧固螺栓固定为一体。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：步骤一中所述弹性密封刷还包括多个第二紧固螺栓，所述第一固定板和第二固定板均通过多个所述第二紧固螺栓固定安装在底板上，所述第一固定板、第二固定板和底板上均开有多个分别供多个所述第二紧固螺栓安装的螺栓安装孔。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：步骤一中所述第一固定板和第二固定板均与底板呈平行布设，所述第一夹板与底板之间的夹角A1＝40°～50°，所述第二夹板与底板之间的夹角A2＝50°～60°，且A1＜A2；所述上夹板和下夹板均为锰钢板。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：步骤一中所述刷毛的排数为三排，三排所述刷毛由上至下分别为第一刷毛、第二刷毛和第三刷毛，其中A1＜A3＜A4＜A5＜A2，其中A3为所述第三刷毛的所述后侧倾斜段与底板之间的夹角，A4为所述第二刷毛的所述后侧倾斜段与底板之间的夹角，A5为所述第一刷毛的所述后侧倾斜段与底板之间的夹角；所述第一夹板的长度大于所述第二夹板的长度，所述第一夹板的长度为400mm～450mm，所述第二夹板的长度为350mm～400mm。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：步骤一中进行弹性密封刷加工时，还需对所施工盾构隧道的接收洞门上需安装的一圈或多圈所述弹性密封刷分别进行加工；所述接收洞门上安装的弹性密封刷的结构和尺寸均与所述始发洞门上安装的弹性密封刷的结构和尺寸相同；步骤二中进行弹性密封刷安装时，还需在所述接收洞门上设置的洞门钢环内侧固定安装一圈或多圈所述弹性密封刷。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：所述第一夹板的后端由左至右设置有多个长度为8mm～15mm的钢丝段，多个所述钢丝段均与所述第一夹板布设在同一平面上。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：步骤三中所述密封油脂在23℃±2℃温度条件下的稠度为255×10-1mm～265×10-1mm，所述密封油脂的抗渗强度≥3MPa。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：步骤四中所述遇水膨胀类止水材料的遇水反应时间为30s～90s且遇水反应温度为-30℃～40℃，所述遇水膨胀类止水材料在-30℃温度条件下的发泡率不低于20倍。
上述一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征是：步骤一中所施工盾构隧道分为始发掘进段和位于所述始发掘进段后侧的主体掘进段，所述始发掘进段的长度为8m～15m；
步骤四中进行盾构掘进及止水材料注入时，过程如下：
步骤四中进行盾构掘进及止水材料注入时，过程如下：
步骤401、始发掘进段掘进：采用盾构机从所述始发洞门由后向前对所施工盾构隧道的所述始发掘进段进行掘进，且掘进过程中，采用注浆设备且通过所述盾壳上设置的多个所述径向孔，向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料；
步骤402、洞门涌水情况监测：步骤401中所述始发掘进段掘进过程中，对所述始发洞门的涌水和突泥情况进行监测，待所述始发洞门未出现涌水和突泥后，进入步骤403；
步骤403、盾构继续向前掘进：采用盾构机由后向前对所施工盾构隧道的所述主体掘进段进行掘进。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、方法步骤简单、设计合理且施工方便，投入成本较低，实现方便。
2、设计合理，实际施工过程主要包括弹性密封刷加工、弹性密封刷安装、密封油脂充填和盾构掘进及止水材料注入等步骤，实现方便，操作简易且投入成本低。
3、施工速度快且施工效率高。
4、所采用的弹性密封刷结构简单、设计合理且加工制作及拆装方便，密封效果好，充分利用锰钢板及钢丝的弹性，并在中间充填密封油脂，共同实现既能适应大变形且又能有效封水的功能。同时，通过对弹性密封刷的圈数进行调节，实现在始发洞门设置多重密封防水的目的。
5、弹性密封刷固定简便，直至固定在洞门钢环内侧，从而将既有洞门钢环作为始发时封堵前方来水以及接收时封堵后方来水的一部分，有效地节约了成本，并且固定牢靠，封水效果好。
6、利用盾壳的径向注浆孔往盾体与加固土体间注入遇水膨胀类止水材料，可根据洞门渗漏水监测情况，适时加注，既能控制风险，又能节约成本。
7、使用效果好且实用价值高，实际施工时根据洞门钢环与盾体间的间隙大小，针对性设计弹性密封刷的尺寸，弹性密封刷由弹性锰钢板与钢丝组成，盾构始发前，先在洞门钢环内侧沿径向焊一圈或多圈弹性密封刷，并在密封刷的钢丝间充填密封油脂，盾体进入洞门钢环时，弹性密封刷被强迫变形并紧压盾体，从而起到封水的作用；随着盾构继续推进，再在盾体与加固土体(即隧道洞内壁)的空隙间加注止水材料，进一步大范围封堵盾构前方的来水，确保盾构在富水深埋条件下成功始发。由上述内容可知，本发明设置弹性密封刷并充填密封油脂，实现盾构始发或接收时，密封刷自动变形，并紧压盾体达到封水效果；同时，利用盾壳的径向孔往盾体与加固土体之间注入遇水膨胀弹性止水材料，实现全面封水，能有效降低地铁隧道在盾构法施工始发期间洞门涌水、突泥的风险，能对富水深埋条件下的盾构始发或接收洞门进行有效封堵，针对性强。尤其是在富水深埋地层盾构始发时，更显优越性，例如对位于大埋深富水粉细砂地层且采用水平冷冻法加固端头条件下的地铁隧道，本发明具有明显优势，打破了传统做法，降低了施工风险、确保了施工安全且节约了成本。
综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理、投入成本低且施工简便、密封效果好，能对隧道施工洞门进行长时间有效封堵，且施工过程安全可靠。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本发明的施工状态示意图。
图3为本发明弹性密封刷的使用状态示意图。
图4为本发明弹性密封刷的结构示意图。
图5为图4的俯视图。
附图标记说明:
1—洞门钢环； 2—弹性密封刷； 2-1—底板；
2-2—下夹板； 2-3—上夹板； 2-4—刷毛；
2-5—U字形卡套； 2-6—第一紧固螺栓； 2-7—第二紧固螺栓；
2-8—钢丝段； 3—所施工盾构隧道； 4—始发井；
5—盾构机； 6—盾构管片； 7—止水环；
8-1—前盾； 8-2—中盾； 8-3—盾尾；
9—连续墙； 10—边墙； ；
具体实施方式
如图1所示的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，包括以下步骤：
步骤一、弹性密封刷加工：对所施工盾构隧道3的始发洞门上需安装的一圈或多圈弹性密封刷2分别进行加工；每圈所述弹性密封刷2均包括多个沿圆周方向布设在所述始发洞门上设置的洞门钢环1内侧壁上的弹性密封刷2，多个所述弹性密封刷2均布设在洞门钢环1的同一横断面上且其结构和尺寸均相同，详见图2和图3。
如图4和图5所示，所述弹性密封刷2包括底板2-1、下夹板2-2、位于下夹板2-2上方的上夹板2-3和多排由上至下布设于下夹板2-2与上夹板2-3之间的刷毛2-4，所述刷毛2-4为钢丝；所述下夹板2-2包括第一固定板和位于所述第一固定板后侧且由前至后逐渐向上倾斜的第一夹板，所述上夹板2-3包括第二固定板和位于所述第二固定板后侧且由前至后逐渐向上倾斜的第二夹板，所述第一固定板位于所述第二固定板下方且二者均固定在底板2-1的前部上方，所述第一夹板位于第二夹板后侧。所述上夹板2-3和下夹板2-2均为弹性钢板且二者的板厚均为1mm～2mm。
每排所述刷毛2-4均包括多根由左至右布设的刷毛2-4，每排所述刷毛2-4中多根所述刷毛2-4的结构和尺寸均相同，每根所述刷毛2-4均分为前端固定段和连接于所述前端固定段后侧的后侧倾斜段，所述后侧倾斜段由前至后逐渐向上倾斜；每排所述刷毛2-4的前端固定段均布设在同一平面上，且每排所述刷毛2-4的后侧倾斜段均布设在同一平面上。
多排所述刷毛2-4的所述前端固定段由上至下夹装于所述第二固定板与所述第一固定板之间，多排所述刷毛2-4的所述后侧倾斜段由前至后布设于所述第二夹板与所述第一夹板之间；多排所述刷毛2-4的后端均相平齐，所述第一夹板和所述第二夹板的后端高度均低于刷毛2-4的后端高度，所述刷毛2-4后端与底板2-1底面之间的间距大于洞门钢环1与对所施工盾构隧道3进行施工的盾构机5的盾壳之间的间隙宽度。
其中，洞门钢环1与对盾构机5的盾壳之间的D1为洞门钢环1的内径与盾构机5的盾壳外径之差。其中，所述盾构机5的盾壳也称为盾体，所述盾构机5的盾体由前盾8-1、中盾8-2和盾尾8-3由前至后组装而成。
步骤二、弹性密封刷安装：盾构施工之前，在所述始发洞门上设置的洞门钢环1内侧固定安装一圈或多圈所述弹性密封刷2，多圈所述弹性密封刷2沿洞门钢环1的纵向长度方向由前至后进行布设，且每个所述弹性密封刷2的底板2-1均固定在洞门钢环1的内侧壁上；每圈所述弹性密封刷2均形成一个直径由后向前逐渐缩小的锥形密封环。所述盾构机掘进过程中，通过所述锥形密封环对洞门钢环1与所述盾壳之间的间隙进行密封，所述锥形密封环从所述盾壳外侧刷过。
步骤三、密封油脂充填：在步骤二中安装完成的每个所述弹性密封刷2的上夹板2-3和下夹板2-2之间，均充填密封油脂。
步骤四、盾构掘进及止水材料注入：采用盾构机5从所述始发洞门由后向前对所施工盾构隧道3进行掘进施工，获得施工成型的隧道洞；掘进施工过程中，采用注浆设备且通过盾构机5的盾壳上设置的多个径向孔，向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料。
本实施例中，所施工盾构隧道3位于富水地层内，其中富水地层指的是地下有湖泊、水流的地层。图2中，L0为水位线，所施工盾构隧道3位于水位线以下。
并且，所施工盾构隧道3为深埋隧道。本实施例中，所施工盾构隧道3的埋深大于30m。
本实施例中，所施工盾构隧道3的始发洞门上由前至后安装有两圈所述弹性密封刷2。
实际施工时，可根据具体需要，对所述弹性密封刷2的圈数进行相应调整。
同时，所述盾构机1的盾尾上设置有盾尾密封刷。
本实施例中，步骤四中所述径向孔的数量为8个且其布设在所述盾构机5的中盾8-2上，8个所述径向孔沿圆周方向布设在中盾8-2的同一个横断面上。
实际进行施工时，通过8个所述径向孔，同步向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料。
本实施例中，所述弹性密封刷2的底板2-1均焊接固定在洞门钢环1的内侧壁上。
实际加工时，所述刷毛2-4后端与底板2-1底面之间的间距大于洞门钢环1与所施工盾构隧道3内安装盾构管片6之间的间隙宽度。其中，洞门钢环1与所施工盾构隧道3内安装盾构管片6之间的D2为洞门钢环1的内径与盾构管片6的外径之差。
本实施例中，洞门钢环1的外径为6620mm，所述盾壳的外径为6150mm，所述盾构管片6的外径为6000mm。
实际加工时，所述刷毛2-4后端与底板2-1底面之间的间距比洞门钢环1与所述盾壳之间的间隙宽度大100mm～150mm。
本实施例中，所述刷毛2-4后端与底板2-1底面之间的间距记作H，且H＝345mm。
本实施例中，步骤一中所述弹性密封刷2还包括U字形卡套2-5，所述第一固定板和第二固定板的前端均套装在U字形卡套2-5内，所述第一固定板和第二固定板与U字形卡套2-5之间通过多个第一紧固螺栓2-6固定为一体。
本实施例中，多个所述第一紧固螺栓2-6均布设在同一直线上且其均沿U字形卡套2-5的宽度方向由左至右进行布设。
本实施例中，所述第一紧固螺栓2-6的数量为两个。
实际加工时，可根据具体需要，对第一紧固螺栓2-6的数量和相邻两个所述第一紧固螺栓2-6之间的间距进行相应调整。
实际布设安装时，每圈所述弹性密封刷2中的多个所述弹性密封刷2均沿圆周方向紧贴布设。
同时，步骤一中所述弹性密封刷2还包括多个第二紧固螺栓2-7，所述第一固定板和第二固定板均通过多个所述第二紧固螺栓2-7固定安装在底板2-1上，所述第一固定板、第二固定板和底板2-1上均开有多个分别供多个所述第二紧固螺栓2-7安装的螺栓安装孔。
本实施例中，多个所述第二紧固螺栓2-7均布设在同一直线上且其均沿底板2-1的宽度方向由左至右进行布设。
本实施例中，所述第二紧固螺栓2-7的数量为四个，四个所述第二紧固螺栓2-7呈均匀布设。
实际加工时，可根据具体需要，对所述第二紧固螺栓2-7的数量和相邻两个所述第二紧固螺栓2-7之间的间距进行相应调整。
本实施例中，所述上夹板2-3和下夹板2-2均为锰钢板。实际加工时，所述上夹板2-3和下夹板2-2也可以采用其它材质的弹性钢板。
并且，所述上夹板2-3和下夹板2-2均由一块平直锰钢板弯曲而成。
本实施例中，所述第一固定板与所述第一夹板之间通过第一圆弧过渡板进行连接，所述第二固定板与所述第二夹板之间通过第二圆弧过渡板进行连接。
并且，所述上夹板2-3由一块长方形锰钢板弯曲而成，所述上夹板2-3的宽度与底板2-1的宽度相同。所述第一固定板为长方形板且其宽度与底板2-1的宽度相同，所述第一圆弧过渡板由一个等腰梯形板弯曲而成，所述等腰梯形板的宽度由前向后逐渐增大，所述第二夹板为长方形板且其宽度记作W2。本实施例中，W2＝250mm。
实际加工时，所述第一固定板的前端与所述第二固定板的前端相平齐。所述U字形卡套2-5的前端与所述第二固定板后端之间的间距L3＝90mm～110mm。本实施例中，L3＝100mm。
实际布设安装时，所述U字形卡套2-5位于底板2-1前侧且其底面与底板2-1的底面相平齐。本实施例中，所述U字形卡套2-5的厚度L5＝25mm。
步骤一中所述底板2-1为矩形板且其宽度W＝180mm～220mm，所述底板2-1的板厚不大于8mm。并且，所述底板2-1的长度L4＝240mm～280mm。
本实施例中，W＝200mm，L4＝260mm。所述底板2-1的板厚为5mm～8mm。
本实施例中，所述上夹板2-3位于下夹板2-2的正上方，所述下夹板2-2位于底板2-1的正上方，多排所述刷毛2-4均位于下夹板2-2的正上方。
实际加工时，可根据具体需要，对L3、L4、W和W1的取值大小进行相应调整。
实际使用时，步骤一中所述第一固定板和第二固定板均与底板2-1呈平行布设，所述第一夹板与底板2-1之间的夹角A1＝40°～50°，所述第二夹板与底板2-1之间的夹角A2＝50°～60°，且A1＜A2。
本实施例中，A1＝45°，A2＝55°。
实际加工时，可根据具体需要，对A1和A2的取值大小进行相应调整。
本实施例中，步骤一中所述刷毛2-4的排数为三排，三排所述刷毛2-4由上至下分别为第一刷毛、第二刷毛和第三刷毛，其中A1＜A3＜A4＜A5＜A2，其中A3为所述第三刷毛的所述后侧倾斜段与底板2-1之间的夹角，A4为所述第二刷毛的所述后侧倾斜段与底板2-1之间的夹角，A5为所述第一刷毛的所述后侧倾斜段与底板2-1之间的夹角。
所述第一夹板的长度大于所述第二夹板的长度，所述第一夹板的长度为400mm～450mm，所述第二夹板的长度为350mm～400mm。其中，所述第一夹板的长度记作L1，所述第二夹板的长度记作L2。本实施例中，L1＝428mm，L2＝378mm。
实际加工时，可根据具体需要，对L1和L2的取值大小进行相应调整。
实际使用时，所述第一夹板的后端由左至右设置有多个长度为8mm～15mm的钢丝段2-8，多个所述钢丝段2-8均与所述第一夹板布设在同一平面上。
本实施例中，多个所述钢丝段2-8的长度均为10mm，并且钢丝段2-8的直径为Φ0.5mm。
本实施例中，所述刷毛2-4的直径为Φ0.5mm。
本实施例中，步骤一中进行弹性密封刷加工时，还需对所施工盾构隧道3的接收洞门上需安装的一圈或多圈所述弹性密封刷2分别进行加工；所述接收洞门上安装的弹性密封刷2的结构和尺寸均与所述始发洞门上安装的弹性密封刷2的结构和尺寸相同。步骤二中进行弹性密封刷安装时，还需在所述接收洞门上设置的洞门钢环1内侧固定安装一圈或多圈所述弹性密封刷2。
本实施例中，步骤二中进行弹性密封刷安装时，每个所述弹性密封刷2的底板2-1的长度方向均与洞门钢环1的长度方向一致。
本实施例中，步骤三中所述密封油脂在23℃±2℃温度条件下的稠度为255×10- 1mm～265×10-1mm，所述密封油脂的抗渗强度≥3MPa。
其中，对所述密封油脂的稠度进行测试时，按照上海市企业标准Q/PSAE15-2000《STM-盾构密封油脂》进行测试。
本实施例中，所述密封油脂为由康达特(CONDAT)化学制品有限公司生产的密封油脂。
本实施例中，步骤四中所述遇水膨胀类止水材料的遇水反应时间为30s～90s且遇水反应温度为-30℃～40℃，所述遇水膨胀类止水材料在-30℃温度条件下的发泡率不低于20倍。
盾构施工之前，先采用常规的盾构土体加固方法，对所施工盾构隧道所处区域的土体进行加固。考虑到盾构始发阶段，所述盾构机5的刀盘开挖面比盾体(即盾壳)大30mm～50mm，在盾体未完全进入土体前，这30mm～50mm的间隙就是涌水突泥的通道，因而通过在所述盾体上开设注浆孔洞，利用注浆设备向所述盾壳与加固土体之间注入遇水膨胀类止水材料，封堵盾构机5前方来水。所注入的遇水膨胀类止水材料，在所述盾壳与加固土体(即所述盾壳外侧的土体)之间形成一个止水环7。
本实施例中，所述遇水膨胀类止水材料为水溶性聚氨酯(WPU)灌浆材料，其亲水性好，遇水后会立即进行聚合反应，分散乳化或发泡膨胀，并与砂石泥土固结成弹性固结体，迅速堵塞缝隙，达到永久性止水。
本实施例中，步骤一中所施工盾构隧道3分为始发掘进段和位于所述始发掘进段后侧的主体掘进段，所述始发掘进段的长度为8m～15m；
步骤四中进行盾构掘进及止水材料注入时，过程如下：
步骤401、始发掘进段掘进：采用盾构机5从所述始发洞门由后向前对所施工盾构隧道3的所述始发掘进段进行掘进，且掘进过程中，采用注浆设备且通过所述盾壳上设置的多个所述径向孔，向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料；
步骤402、洞门涌水情况监测：步骤401中所述始发掘进段掘进过程中，对所述始发洞门的涌水和突泥情况进行监测，待所述始发洞门未出现涌水和突泥后，进入步骤403；
步骤403、盾构继续向前掘进：采用盾构机5由后向前对所施工盾构隧道3的所述主体掘进段进行掘进。
因而，实际施工时，根据所述始发洞门涌水和突泥情况的监测结果，对所述始发掘进段的长度进行相应调整。其中，盾体与其周侧土体空隙中的地下水(孔隙水水源、局部承压水水源、市政管网渗漏水水源)、地表水水源，在压力作用下涌出，称为涌水。突泥是突砂灾害,又称涌砂涌泥灾害。步骤402中对所述始发洞门的涌水和突泥情况进行监测时，所采用的监测方法均为隧道涌水突泥的常用监测方法。
由上述内容可知，本发明的施工过程如下：先根据洞门钢环1与所述盾构机5的盾体之间的间隙，对弹性密封刷2进行加工；再在洞门钢环1内侧焊接固定弹性密封刷2；之后，在安装好的弹性密封刷2内(具体是刷毛2-4之间)充填密封油脂；随后，开始进行盾构掘进；盾构掘进过程中，利用盾构机5盾壳上的多个径向孔向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料。本实施例中，需对所述始发洞门的涌水和突泥情况进行监测，当所述始发洞门未出现涌水和突泥时，再继续向前掘进，此时无需向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料；反之，当所述始发洞门未出现涌水和/或突泥时，延长所述始发掘进段的长度，掘进过程中同步向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料，直至所述始发洞门不出现涌水和/或突泥为止。并且，对注入遇水膨胀类止水材料时，待所述盾构机5的盾体完全进入所施工盾构隧道3内时，开始注入所述遇水膨胀类止水材料。盾构掘进之前，先对始发井4进行施工，所述始发井4外侧设置有连续墙9，所述连续墙9内侧设置有边墙10。
本实施例中，所述止水环7的数量为四个，且四个所述止水环7沿所施工盾构隧道3的纵向延伸方向由后向前布设。所述止水环7的长度与盾构管片6的长度相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、弹性密封刷加工：对所施工盾构隧道(3)的始发洞门上需安装的一圈或多圈弹性密封刷(2)分别进行加工；每圈所述弹性密封刷(2)均包括多个沿圆周方向布设在洞门钢环(1)内侧壁上的弹性密封刷(2)，多个所述弹性密封刷(2)均布设在洞门钢环(1)的同一横断面上且其结构和尺寸均相同；
所述弹性密封刷(2)包括底板(2-1)、下夹板(2-2)、位于下夹板(2-2)上方的上夹板(2-3)和多排由上至下布设于下夹板(2-2)与上夹板(2-3)之间的刷毛(2-4)，所述刷毛(2-4)为钢丝；所述下夹板(2-2)包括第一固定板和位于所述第一固定板后侧且由前至后逐渐向上倾斜的第一夹板，所述上夹板(2-3)包括第二固定板和位于所述第二固定板后侧且由前至后逐渐向上倾斜的第二夹板，所述第一固定板位于所述第二固定板下方且二者均固定在底板(2-1)的前部上方，所述第一夹板位于第二夹板后侧；所述上夹板(2-3)和下夹板(2-2)的板厚均为1mm～2mm；
每排所述刷毛(2-4)均包括多根由左至右布设的刷毛(2-4)，每排所述刷毛(2-4)中多根所述刷毛(2-4)的结构和尺寸均相同，每根所述刷毛(2-4)均分为前端固定段和连接于所述前端固定段后侧的后侧倾斜段，所述后侧倾斜段由前至后逐渐向上倾斜；每排所述刷毛(2-4)的前端固定段均布设在同一平面上，且每排所述刷毛(2-4)的后侧倾斜段均布设在同一平面上；
多排所述刷毛(2-4)的所述前端固定段由上至下夹装于所述第一固定板与所述第二固定板之间，多排所述刷毛(2-4)的所述后侧倾斜段由前至后布设于所述第一夹板与所述第二夹板之间；多排所述刷毛(2-4)的后端均相平齐，所述第一夹板和所述第二夹板的后端高度均低于刷毛(2-4)的后端高度；所述刷毛(2-4)后端与底板(2-1)底面之间的间距大于洞门钢环(1)与所施工盾构隧道(3)内安装盾构管片(6)之间的间隙宽度；所述上夹板(2-3)和下夹板(2-2)均为锰钢板；
步骤二、弹性密封刷安装：盾构施工之前，在所述始发洞门上设置的洞门钢环(1)内侧固定安装一圈或多圈所述弹性密封刷(2)，多圈所述弹性密封刷(2)沿洞门钢环(1)的纵向长度方向由前至后进行布设，且每个所述弹性密封刷(2)的底板(2-1)均固定在洞门钢环(1)的内侧壁上；每圈所述弹性密封刷(2)均形成一个直径由后向前逐渐缩小的锥形密封环；
步骤三、密封油脂充填：在步骤二中安装完成的每个所述弹性密封刷(2)上夹板(2-3)和下夹板(2-2)之间，均充填密封油脂；所述密封油脂的抗渗强度≥3MPa；
步骤四、盾构掘进及止水材料注入：采用盾构机(5)从所述始发洞门由后向前对所施工盾构隧道(3)进行掘进施工，获得施工成型的隧道洞；掘进施工过程中，采用注浆设备且通过盾构机(5)的盾壳上设置的多个径向孔，向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料；
步骤四中所述遇水膨胀类止水材料的遇水反应时间为30s～90s且遇水反应温度为-30℃～40℃，所述遇水膨胀类止水材料在-30℃温度条件下的发泡率不低于20倍。
2.按照权利要求1所述的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于：步骤一中所述弹性密封刷(2)还包括U字形卡套(2-5)，所述第一固定板和第二固定板的前端均套装在U字形卡套(2-5)内，所述第一固定板和第二固定板与U字形卡套(2-5)之间通过多个第一紧固螺栓(2-6)固定为一体。
3.按照权利要求1或2所述的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于：步骤一中所述弹性密封刷(2)还包括多个第二紧固螺栓(2-7)，所述第一固定板和第二固定板均通过多个所述第二紧固螺栓(2-7)固定安装在底板(2-1)上，所述第一固定板、第二固定板和底板(2-1)上均开有多个分别供多个所述第二紧固螺栓(2-7)安装的螺栓安装孔。
4.按照权利要求1或2所述的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于：步骤一中所述第一固定板和第二固定板均与底板(2-1)呈平行布设，所述第一夹板与底板(2-1)之间的夹角A1＝40°～50°，所述第二夹板与底板(2-1)之间的夹角A2＝50°～60°，且A1＜A2。
5.按照权利要求4所述的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于：步骤一中所述刷毛(2-4)的排数为三排，三排所述刷毛(2-4)由上至下分别为第一刷毛、第二刷毛和第三刷毛，其中A1＜A3＜A4＜A5＜A2，其中A3为所述第三刷毛的所述后侧倾斜段与底板(2-1)之间的夹角，A4为所述第二刷毛的所述后侧倾斜段与底板(2-1)之间的夹角，A5为所述第一刷毛的所述后侧倾斜段与底板(2-1)之间的夹角；所述第一夹板的长度大于所述第二夹板的长度，所述第一夹板的长度为400mm～450mm，所述第二夹板的长度为350mm～400mm。
6.按照权利要求1或2所述的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于：步骤一中进行弹性密封刷加工时，还需对所施工盾构隧道(3)的接收洞门上需安装的一圈或多圈所述弹性密封刷(2)分别进行加工；所述接收洞门上安装的弹性密封刷(2)的结构和尺寸均与所述始发洞门上上安装的弹性密封刷(2)的结构和尺寸相同；步骤二中进行弹性密封刷安装时，还需在所述接收洞门上设置的洞门钢环(1)内侧固定安装一圈或多圈所述弹性密封刷(2)。
7.按照权利要求1或2所述的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于：所述第一夹板的后端由左至右设置有多个长度为8mm～15mm的钢丝段(2-8)，多个所述钢丝段(2-8)均与所述第一夹板布设在同一平面上。
8.按照权利要求1或2所述的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于：步骤三中所述密封油脂在23℃±2℃温度条件下的稠度为255×10-1mm～265×10- 1mm。
9.按照权利要求1或2所述的一种富水深埋条件下盾构法隧道施工洞门封水方法，其特征在于：步骤一中所施工盾构隧道(3)分为始发掘进段和位于所述始发掘进段后侧的主体掘进段，所述始发掘进段的长度为8m～15m；
步骤四中进行盾构掘进及止水材料注入时，过程如下：
步骤401、始发掘进段掘进：采用盾构机(5)从所述始发洞门由后向前对所施工盾构隧道(3)的所述始发掘进段进行掘进，且掘进过程中，采用注浆设备且通过所述盾壳上设置的多个所述径向孔，向所述盾壳与所述盾壳外侧的土体之间注入遇水膨胀类止水材料；
步骤402、洞门涌水情况监测：步骤401中所述始发掘进段掘进完成后，对所述始发洞门的涌水和突泥情况进行监测，待所述始发洞门未出现涌水和突泥后，进入步骤403；
步骤403、盾构继续向前掘进：采用盾构机(5)由后向前对所施工盾构隧道(3)的所述主体掘进段进行掘进。
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