CN107083964B - 软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其在临界掌子面后方，通过盾构机中盾上的超前加固孔在软土中成孔；在软土中的多个成孔中均埋设有超前冷冻管，超前冷冻管呈放射状排列；超前冷冻管中注入低温流体，低温流体通过超前冷冻管将超前冷冻管周围的土体进行冻结，低温流体为温度范围在‑20℃～‑28℃之间的低温盐水，在临界掌子面前方产生长度不小于20m、临界掌子面边界范围外至少3m的冷冻加固区域，加固完成后盾构机进行掘进。本发明确保临界掌子面前方土体始终保持支护状态，杜绝因支护距离过远冷冻效果差，引起机头上扬及较大的地表变形，提高工程质量。

Description

软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法

技术领域

本发明属于地下工程隧道施工技术领域，尤其是涉及一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法。

背景技术

近年来，我国城市轨道交通得到了迅速发展，在进行城市地铁隧道施工过程中，通常采用盾构机进行隧道掘进。在盾构施工过程中，当施工地段为软硬不均地层时，由于地层软硬不均造成盾构姿态控制困难，易发生机头上扬，造成刀口折断以及较大的地表变形，直接威胁到施工人员和机械设备的安全，同时严重影响施工进度。随着越来越多的盾构隧道施工，在软硬不均地层施工的情况越来越多，如何有效的解决已成为至关重要的问题。

目前，对于软硬不均盾构隧道的掘进，大多采用旋喷桩加固土体，也有通过渣土改良和控制推力，以达到控制盾构机机头上扬及地表变形过大等问题，虽然旋喷桩施工效果较好，但旋喷桩必须在地面施工，对场地要求高，经常由于客观因素导致无法施工；渣土改良和控制推力的方法均未能很好的控制盾构机机头上扬和地表变形过大的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其包括以下步骤：

步骤1、对盾构机前方软硬不均地层进行加固施工：在临界掌子面后方，通过盾构机中盾上的超前加固孔，使用超前钻机在软土中成孔，超前加固孔的孔径为110mm～120mm；多个超前加固孔均为沿盾构机的中心轴线呈圆周方向布设的圆形孔且相邻超前加固孔之间的夹角为10°～30°；在软土中的多个成孔中均埋设有超前冷冻管，超前冷冻管孔径小于成孔孔径2～5mm，超前冷冻管呈放射状排列；超前冷冻管中注入低温流体，低温流体通过超前冷冻管将超前冷冻管周围的土体进行冻结，低温流体为温度范围在-20℃～-28℃之间的低温盐水；开冻7天需达到-20℃，冷冻30～40天，最终在临界掌子面前方产生长度不小于20m、临界掌子面边界范围外至少3m的冷冻加固区域，加固完成后盾构机进行掘进；

步骤2、盾构掘进过程中，当加固支护区域剩余5m时，到达新的临界掌子面，再次重复进行步骤1中的超前冷冻加固，产生新的超前冷冻加固区域，始终保证盾构机前方5m范围内形成有超前冷冻支护区域。

进一步地，上述的盾构机中盾上的超前加固孔通道数量为6～10个。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

该软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其通过埋设超前冷冻管进行超前冷冻支护，确保临界掌子面前方土体始终保持支护状态，杜绝因支护距离过远冷冻效果差，引起机头上扬及较大的地表变形，提高工程质量。

附图说明

图1是本发明的盾构机的结构示意图；

图2是本发明的超前冷冻支护的平面示意图；

图3是本发明的超前冷冻支护的剖面示意图；

图中：1－临界掌子面；2－超前冷冻管；3－冷冻加固区域；4－盾构机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

在图2、3中，A指的是软硬不均地层中的软土，B指的是软硬不均地层中的硬岩。

如图1、2、3所示，该软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其包括以下具体步骤：

步骤1、对盾构机前方软硬不均地层进行加固施工：在临界掌子面1后方，通过盾构机4中盾上的超前加固孔，使用超前钻机在软土A中成孔，超前加固孔的孔径为110mm～120mm；多个超前加固孔均为沿盾构机的中心轴线呈圆周方向布设的圆形孔且相邻超前加固孔之间的夹角为10°～30°；在软土A中的多个成孔中均埋设有超前冷冻管2，超前冷冻管孔径小于成孔孔径2～5mm，超前冷冻管呈放射状排列且相邻超前冷冻管之间的夹角α为10°～30°；超前冷冻管中注入低温流体，低温流体通过超前冷冻管将无超前冷冻管周围的土体进行冻结，低温流体为温度范围在-20℃～-28℃之间的低温盐水；开冻7天需达到-20℃，冷冻30～40天，最终在临界掌子面前方产生长度不小于20m、临界掌子面边界范围外至少3m的冷冻加固区域3，加固完成后盾构机进行掘进；

步骤2、盾构掘进过程中，当加固支护区域剩余5m时，到达新的临界掌子面，再次重复进行步骤1中的超前冷冻加固，产生新的超前冷冻加固区域，始终保证盾构机前方5m范围内形成有超前冷冻支护区域。

上述的盾构机为圆形盾构机。

上述的盾构机中盾上的超前加固孔通道数量为6～10个。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。

Claims (1)

1.一种软硬不均地层盾构隧道施工超前支护方法，其特征是：其包括以下步骤：

步骤1、软硬不均地层是软土和硬岩，对盾构机前方在软土和硬岩相交面处进行加固施工：在临界掌子面后方，在盾构机内通过盾构机中盾上的超前加固孔，使用超前钻机在软土中成孔，超前加固孔的孔径为110mm～120mm，盾构机中盾上的超前加固孔通道数量为6～10个；多个超前加固孔均为沿盾构机的中心轴线呈圆周方向布设的圆形孔且相邻超前加固孔之间的夹角为10°～30°；在软土中的多个成孔中均埋设有超前冷冻管，超前冷冻管孔径小于成孔孔径2～5mm，超前冷冻管呈放射状排列且相邻超前冷冻管之间的夹角α为10°～30°；超前冷冻管中注入低温流体，低温流体通过超前冷冻管将超前冷冻管周围的土体进行冻结，低温流体为温度范围在-20℃～-28℃之间的低温盐水；开冻7天需达到-20℃，冷冻30～40天，最终在临界掌子面前方产生长度不小于20m、临界掌子面边界范围外至少3m的冷冻加固区域，加固完成后盾构机进行掘进；

步骤2、盾构掘进过程中，当加固支护区域剩余5m时，到达新的临界掌子面，再次重复进行步骤1中的超前冷冻加固，产生新的超前冷冻加固区域，始终保证盾构机前方5m范围内形成有超前冷冻支护区域。

Images