CN107605507B - 联络通道盾构施工接收结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了联络通道盾构施工接收结构及施工方法,在主隧道内部设置有边缘延伸至与接收端处的主隧道管片的内壁密封相抵并将待掘通区域包围的密封隔板,使密封隔板与主隧道管片围成隔离仓。当盾构机将待掘通区域掘通时,由于密封隔板的密封阻挡作用,地下水无法携带泥土经接收端进入主隧道,避免后续花费大量时间对主隧道进行清理。然后,在对接收端区域的地层进行局部冻结,并保留盾构机外壳作为初衬的情况下,进行后续施工,最后终止对接收端区域的地层的局部冻结,完成联络通道的盾构施工。整个联络通道的盾构施工过程仅需对接收端区域的地层进行局部冻结即可,可大幅度提高施工效率,降低施工难度以及施工成本。

Description

联络通道盾构施工接收结构及施工方法
技术领域
本发明涉及联络通道技术领域,特别涉及一种联络通道盾构施工接收结构及施工方法。
背景技术
联络通道是设置在两条主隧道之间并连接两条主隧道的通道,起连通、排水及防火等作用。若一条主隧道整体出现问题,行人可通过联络通道转移到另外一条主隧道,从而大大增加行人的安全系数。同时,也方便在一条主隧道出现事故的时候,救援人员可以从另外一条主隧道到达联络通道,然后再通过联络通道进入需要救援的地方(发生事故的所述一条主隧道),达到快速救援的目的。
传统的联络通道施工采用对地层加固、止水,人工开挖的方式进行,存在沉降控制复杂,安全风险高,施工效率低、成本高的缺点。
为解决上述问题,现有技术出现了盾构施工法。在施工过程中将盾构机在地中推进并拼装预制混凝土管片,最终形成通道结构。其中,盾构机的推进由千斤顶加压顶进,同时在开挖面前方通过盾构机的切削装置进行土体开挖,并通过盾构机的出土装置将泥浆运出联络通道外。
现有的联络通道的盾构施工方法虽然在一定程度上解决了传统的人工开挖所存在的技术问题,但是,仍有不足之处,如:1、联络通道盾构施工过程中,需对联络通道采取全线大范围冻结法冻结地层,以防止盾构施工过程中,地下水进入联络通道,并在盾构机推进至将联络通道与主隧道的接收端的管片切削掘通时,携带泥土涌入主隧道,从而避免后续需要花费大量时间对主隧道进行清理。而取全线大范围冻结法冻结地层的方式,耗时耗力,施工周期长且施工成本高。2、主隧道内部空间较小,联络通道盾构施工结束后,将整个盾构机牵引出主隧道的操作较为困难。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种联络通道盾构施工接收结构及施工方法,旨在提高施工效率,降低施工难度以及施工成本。
为实现上述目的,本发明提出一种联络通道盾构施工接收结构,包括:
密封隔板,所述密封隔板位于主隧道内部对应联络通道的接收端的位置,密封隔板的边缘延伸至与接收端处的主隧道管片的内壁密封相抵并将所述主隧道管片的待掘通区域包围,密封隔板与所述主隧道管片围成密封的隔离仓,隔离仓内填满泥浆;
支撑钢架,所述支撑钢架固设于主隧道的管壁与待掘通区域相对的一侧;以及
隔板支护,所述隔板支护的一端与密封隔板相抵,另一端与支撑钢架相抵。
本发明还提出一种联络通道盾构施工方法,包括如下步骤:
S1、以常规盾构施工法完成主隧道施工,其中,接收端的主隧道管片至少有待掘通区域采用切削复合管片;
S2、在主隧道内部设置边缘延伸至与接收端处的主隧道管片的内壁密封相抵并将主隧道管片的待掘通区域包围的密封隔板,由密封隔板与所述主隧道管片围成密封的隔离仓,同时在主隧道的管壁与待掘通区域相对的一侧固设支撑钢架,并通过隔板支护抵于支撑钢架和密封隔板之间;
S3、往隔离仓内填满泥浆;
S4、通过盾构机在地中从始发端往接收端推进并拼装联络通道管片形成依次相连的管片环,直至盾构机将所述待掘通区域切削掘通;
S5、对接收端区域的地层进行局部冻结,同时,在保留盾构机的外壳作为初衬的情况下,将盾构机的其余构件、密封隔板、支撑钢架和隔板支护拆除;
S6、对外壳和主隧道管片的接合处进行水密处理,并在联络通道管片进行全环二次注浆,形成止水环箍;
S7、在外壳的内侧施工与联络通道管片相连的二衬,共同组成联络通道接收端永久支护结构;
S8、终止对接收端区域的地层的局部冻结,并完成联络通道的盾构施工。
本发明技术方案在主隧道内部对应联络通道的接收端的位置设置有边缘延伸至与接收端处的主隧道管片的内壁密封相抵并将所述主隧道管片的待掘通区域包围的密封隔板,使密封隔板与主隧道管片围成与主隧道内部的其余空间隔绝的隔离仓。在联络通道施工过程中,盾构机按常规方式在地中从始发端往接收端推进并拼装联络通道管片,当盾构机将接收端处的主隧道管片的待掘通区域掘通时,由于密封隔板的密封阻挡作用,地下水无法携带泥土经接收端进入主隧道,从而避免后续花费大量时间对主隧道进行清理。此后,对接收端区域的地层进行局部冻结,同时,保留盾构机的外壳作为初衬的情况下,将盾构机的其余构件、密封隔板、支撑钢架和隔板支护拆除;接着对外壳和主隧道管片的接合处进行水密处理,并在联络通道管片进行全环二次注浆,形成止水环箍;然后在外壳的内侧施工与联络通道盾构管片相连的二衬,共同组成联络通道接收端永久支护结构;最后终止对接收端区域的地层的局部冻结,并完成联络通道的盾构施工。整个联络通道的盾构施工过程仅需对接收端区域的地层进行局部冻结即可,而无须对整个联络通道采取全线大范围冻结法冻结地层,因而可大幅度提高施工效率,降低施工难度以及施工成本。
附图说明
图1为本发明联络通道盾构施工接收结构与主隧道管片的配合示意图;
图2为盾构机在地中从始发端往接收端推进的示意图;
图3为盾构机在地中推进至将要切削待掘通区域时的示意图;
图4为盾构机将待掘通区域掘通的示意图;
图5为将接收端区域的地层局部冻结后的示意图;
图6为拆除盾构机除外壳外的其余构件、密封隔板、支撑钢架和隔板支护,对外壳和主隧道管片的接合处进行水密处理,以及在联络通道管片进行全环二次注浆后的示意图;
图7为在外壳的内侧施工与联络通道管片相连的二衬后,终止对接收端区域的地层的局部冻结的示意图;
图8为接收端的主隧道管片的示意图;
图9为接收端的主隧道管片拼装后的展开图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向,逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述,则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种联络通道盾构施工接收结构。
本发明实施例中,如图1至9所示,该联络通道盾构施工接收结构,包括密封隔板1、支撑钢架3和隔板支护4。
密封隔板1位于主隧道内部对应联络通道200的接收端的位置,密封隔板1的边缘延伸至与接收端处的主隧道管片100的内壁密封相抵并将所述主隧道管片100的待掘通区域101包围,密封隔板1与所述主隧道管片100围成密封的隔离仓2,隔离仓2内填满泥浆。泥浆在隔离仓2内主要起保压和防护作用,在盾构机300将待掘通区域101掘通时,可通过泥浆阻止地下水对密封隔板1造成冲击,避免因地下水的冲击而影响密封隔板1与主隧道管片100的密封性。可以理解地,密封隔板1的边缘设置有橡胶条(未图示),密封隔板1通过密封条与主隧道管片100的内壁密封相抵。当盾构机300将接收端处的主隧道管片100的待掘通区域101掘通时,由于密封隔板1的密封阻挡作用,地下水无法携带泥土经接收端进入主隧道,从而避免后续花费大量时间对主隧道进行清理。
支撑钢架3固设于主隧道的管壁与待掘通区域101相对的一侧,隔板支护4的一端与密封隔板1相抵,另一端与支撑钢架3相抵,为密封隔板1提供支撑力,保证密封隔板1的边缘与主隧道管片100的内壁密封相抵,支撑钢架3与主隧道管壁的接触面积较大,可保证主隧道管壁受力均匀。
在本发明实施例中,隔板支护4的数量为一个或者多个(如图1所示为多个的情况),为多个时,密封隔板1受力更为均匀。具体地,隔板支护4可以为千斤顶、气缸或者液压缸等,其两端分别与密封隔板1和支撑钢架3相抵,并可根据密封隔板1和支撑钢架3的间距以及所需的支撑力调节其活塞杆的伸出量。
在本发明实施例中,密封隔板1包括边缘延伸至与主隧道管片100密封相抵的金属板件11,以及固设于金属板件11与待掘通区域101相对一侧的隔板12,隔板12可采用木或者塑料制成,当盾构机300推进过多时,隔板12可被盾构机300的刀盘302部分切削,而不会造成刀盘302损伤。
进一步地,金属板件11上开设有灌注孔111和泄压孔112,灌注孔111和泄压孔112分别安装有单向阀(未图示)和安全阀(未图示),通过所述单向阀可往隔离仓2内填充泥浆。当隔离仓2内的泥浆压力超过预定值时,安全阀开启,隔离仓2内的泥浆可经安全阀流出隔离仓2,避免盾构机300掘通待掘通区域101并继续推进的过程中,隔离仓2内的泥浆压力过大而破坏密封隔板1与主隧道管片100的密封性。可以理解地,主隧道内可设置收集装置以存放从泄压孔112排出的泥浆,避免泥浆在主隧道内四处流散。
进一步地,主隧道管片100至少有待掘通区域101采用可切削复合管片。具体地,接收端的主隧道管片100包括相连的钢筋混凝土管片段1001和玻璃纤维混凝土管片段1002,钢筋混凝土管片段1001和玻璃纤维混凝土管片段1002的接合面设有木连接板1003和剪力鞘1004,木连接板1003的一侧固设于钢筋混凝土管片段1001,另一侧固连有加强筋1005及密封抵于木连接板1003和玻璃纤维混凝土管片段1002之间的密封条,加强筋1005伸出木连接板1003所述另一侧的部分包覆于玻璃纤维混凝土管片段1002,剪力鞘1004呈棱形或者工字形,剪力鞘1004穿过木连接板1003且两侧包覆于钢筋混凝土管片段1001和玻璃纤维混凝土管片段1002,可提高钢筋混凝土管片段1001和玻璃纤维混凝土管片段1002的连接强度和抗剪能力。接收端的相邻主隧道管片100的钢筋混凝土管片段1001的相对表面以及玻璃纤维混凝土管片段1002的相对表面开设有相对的螺栓孔1006,相对的螺栓孔1006之间装有螺栓1007、1008,通过螺栓1007、1008将接收端的相邻主隧道管片100拼接,拼接后,接收端的相邻主隧道管片100的玻璃纤维混凝土管片段1002拼成包含待掘通区域101的可切削区。优选地,装于相邻玻璃纤维混凝土管片段1002的相对螺栓孔1006之间的螺栓1008最好采用可切削的工程塑料制成,优选白赛钢,以降低盾构机300的刀盘302的切削负荷。有需要时,还可以在玻璃纤维混凝土管片段1002的表面根据待掘通区域101的大小画上实际切割标记线1009。
本发明还提出一种联络通道盾构施工方法。
在本发明实施例中,如图1至9所示,该联络通道盾构施工方法包括如下步骤:
S1、以常规盾构施工法完成主隧道施工,其中,接收端的主隧道管片100至少有待掘通区域101采用可切削复合管片。
具体地,如图1、图8、图9所示,接收端的主隧道管片100包括相连的钢筋混凝土管片段1001和玻璃纤维混凝土管片段1002,钢筋混凝土管片段1001和玻璃纤维混凝土管片段1002的接合面设有木连接板1003和剪力鞘1004,木连接板1003的一侧固设于钢筋混凝土管片段1001,另一侧固连有加强筋1005及密封抵于木连接板1003和玻璃纤维混凝土管片段1002之间的密封条,加强筋1005伸出木连接板1003所述另一侧的部分包覆于玻璃纤维混凝土管片段1002,剪力鞘1004呈棱形或者工字形,剪力鞘1004穿过木连接板1003且两侧包覆于钢筋混凝土管片段1001和玻璃纤维混凝土管片段1002,可提高钢筋混凝土管片段1001和玻璃纤维混凝土管片段1002的连接强度和抗剪能力。接收端的相邻主隧道管片100的钢筋混凝土管片段1001的相对表面以及玻璃纤维混凝土管片段1002的相对表面开设有相对的螺栓孔1006,相对的螺栓孔1006之间装有螺栓1007、1008,通过螺栓1007、1008将接收端的相邻主隧道管片100拼接,拼接后,接收端的相邻主隧道管片100的玻璃纤维混凝土管片段1002拼成包含待掘通区域101的可切削区。装于相邻玻璃纤维混凝土管片段1002的相对螺栓孔1006之间的螺栓1008最好采用可切削的工程塑料制成,优选白赛钢,以降低盾构机300刀盘302的切削负荷。有需要时,还可以在玻璃纤维混凝土管片段1002的表面根据待掘通区域101的大小画上实际切割标记线1009。
S2、在主隧道内部设置边缘延伸至与接收端处的主隧道管片100的内壁密封相抵并将主隧道管片100的待掘通区域101包围的密封隔板1,由密封隔板1与所述主隧道管片100围成密封的隔离仓2,同时在主隧道的管壁与待掘通区域101相对的一侧固设支撑钢架3,并通过隔板支护4抵于支撑钢架3和密封隔板1之间。
如图1、图2所示,隔板支护4的一端与密封隔板1相抵,另一端与支撑钢架3相抵,为密封隔板1提供支撑力,保证密封隔板1的边缘与主隧道管片100的内壁密封相抵,支撑钢架3与主隧道的接触面积较大,可保证主隧道的管壁受力均匀。可以理解地,可在密封隔板1的边缘设置橡胶条,并使密封隔板1通过密封条与主隧道管片100的内壁密封相抵,以使密封隔板1和相应的主隧道管片100之间形成水密。当盾构机300将接收端处的主隧道管片100的待掘通区域101掘通时,由于密封隔板1的密封阻挡作用,地下水无法携带泥土经接收端进入主隧道,从而避免后续花费大量时间对主隧道进行清理。
隔板支护4的数量为一个或者多个(如图1所示为多个的情况),为多个时,密封隔板1受力更为均匀。具体地,隔板支护4可以为千斤顶、气缸或者液压缸等,其两端分别与密封隔板1和支撑钢架3相抵,并可根据密封隔板1和支撑钢架3的间距以及所需的支撑力调节其活塞杆的伸出量。
在本发明实施例中,密封隔板1包括边缘延伸至与主隧道管片100密封相抵的金属板件11,以及固设于金属板件11与待掘通区域101相对一侧的隔板12,所述隔板12可采用木或者塑料制成,当盾构机300推进过多时,隔板12可被盾构机300的刀盘302部分切削,而不会造成刀盘302损伤。
进一步地,所述金属板件11上开设有灌注孔111和泄压孔112,灌注孔111和泄压孔112分别安装有单向阀和安全阀,通过所述单向阀可往隔离仓2内填充泥浆,而当隔离仓2内的泥浆压力超过预定值时,安全阀开启,隔离仓2内的泥浆可经安全阀流出隔离仓2,避免盾构机300掘通待掘通区域101并继续推进的过程中,隔离仓2内的泥浆压力过大而破坏密封隔板1与主隧道管片100的密封性。可以理解地,主隧道内可设置收集装置以存放从泄压孔112排出的泥浆,避免泥浆在主隧道内四处流散。
S3、往隔离仓2内填满泥浆。
具体地,泥浆在隔离仓2内主要起保压和防护作用,在盾构机300将待掘通区域101掘通时,可通过泥浆阻止地下水对密封隔板1造成冲击,避免因地下水的冲击而影响密封隔板1与主隧道管片100的密封性。
S4、通过盾构机300在地中从始发端往接收端推进并拼装预制的混凝土联络通道管片201形成依次相连的管片环,直至盾构机300将待掘通区域101切削掘通。
具体地,过盾构机300在地中从始发端往接收端推进并拼装联络通道管片201形成依次相连的管片环的方法为现有技术,这里不再对盾构机300具体如何推进以及如何拼装联络通道管片201进行赘述。
S5、对接收端区域的地层400进行局部冻结,同时,在保留盾构机300的圆筒状钢质外壳301作为初衬的情况下,将盾构机300的其余构件、密封隔板1、支撑钢架3和隔板支护4拆除,并移走。
可以理解地,对地层进行冻结构的方法为现有技术并为本技术领域的技术人员所熟知,这里不对收端区域的地层400如何进行局部冻结进行赘述。
保留盾构机300的圆筒状外壳301作为初衬,一方面便于将盾构机300除外壳301外的其余构件拆除并移出主隧道,另一方面,可提高联络通道和主隧道接合处的结构强度。
S6、对外壳301和主隧道管片100的接合处进行水密处理,并在联络通道管片进行全环二次注浆,形成止水环箍,防止地下水经联络通道管片201和外壳301之间的间隙进入联络通道200。
具体地,可在外壳301和主隧道管片的接合处设置止水铁板500和止水橡胶(未图示),止水铁板将止水橡胶紧压于外壳301的前端和主隧道管片100之间,并形成水密。
S7、在外壳301的内侧施工与联络通道管片201相连的二衬,共同组成联络通道接收端永久支护结构。
具体地,可在外壳内采用传统矿山法进行二衬600的施工,二衬最好为钢筋混凝土结构,二衬600的内壁最好与联络通道管片201的内壁平齐,在接缝处采用防水材料进行填缝,且前后两端分别与止水铁板和联络通道管片201相接形成水密,以提高防水性。
S8、终止对接收端区域的地层400的局部冻结,并完成联络通道200的盾构施工。由于本发明仅需在主隧道管片100的待掘通区域101被切削掘通后,才对接收端区域的地层400进行局部冻结,与现有对整个联络通道200采用全线大范围冻结法冻结地层相比,可大幅度提高施工效率,降低施工难度以及施工成本。
进一步地,步骤S3中,在往隔离仓2填满泥浆之前,还包括对隔离仓2的密封性进行测试的过程。具体地,可在外部经单向阀往隔离仓2注满水并施压,以测试隔离仓2的密封性。测试后,将泄压孔112打开,以将水排出隔离仓2。如隔离仓2密封性能良好,则在关闭泄压孔112后,经单向阀往隔离仓2填满泥浆。如隔离仓2密封性能存在问题,则进行维护,直至隔离仓2的密封性能符合使用要求后,再经单向阀往隔离仓2填满泥浆。避免在盾构机300将待掘通区域101掘通并继续推进的过程中,隔离仓内的泥浆因隔离仓的密封性能出现问题而流入主隧道内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.联络通道盾构施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、以常规盾构施工法完成主隧道施工,其中,接收端的主隧道管片至少有待掘通区域采用切削复合管片;
S2、在主隧道内部设置边缘延伸至与接收端处的主隧道管片的内壁密封相抵并将主隧道管片的待掘通区域包围的密封隔板,由密封隔板与所述主隧道管片围成密封的隔离仓,同时在主隧道的管壁与待掘通区域相对的一侧固设支撑钢架,并通过隔板支护抵于支撑钢架和密封隔板之间;
S3、往隔离仓内填满泥浆;
S4、通过盾构机在地中从始发端往接收端推进并拼装联络通道管片形成依次相连的管片环,直至盾构机将所述待掘通区域切削掘通;
S5、对接收端区域的地层进行局部冻结,同时,在保留盾构机的外壳作为初衬的情况下,将盾构机的其余构件、密封隔板、支撑钢架和隔板支护拆除;
S6、对外壳和主隧道管片的接合处进行水密处理,并在联络通道管片进行全环二次注浆,形成止水环箍;
S7、在外壳的内侧施工与联络通道管片相连的二衬,共同组成联络通道接收端永久支护结构;
S8、终止对接收端区域的地层的局部冻结,并完成联络通道的盾构施工。
2.如权利要求1所述的联络通道盾构施工方法,其特征在于:接收端的主隧道管片包括相连的钢筋混凝土管片段和玻璃纤维混凝土管片段,钢筋混凝土管片段和玻璃纤维混凝土管片段的接合面设有木连接板和剪力鞘,木连接板的一侧固设于钢筋混凝土管片段,另一侧固连有加强筋及密封抵于木连接板和玻璃纤维混凝土管片段之间的密封条,加强筋伸出木连接板所述另一侧的部分包覆于玻璃纤维混凝土管片段,剪力鞘穿过木连接板且两侧包覆于钢筋混凝土管片段和玻璃纤维混凝土管片段,接收端的相邻主隧道管片的钢筋混凝土管片段的相对表面以及玻璃纤维混凝土管片段的相对表面开设有相对的螺栓孔,相对的螺栓孔之间装有螺栓,通过螺栓将接收端的相邻主隧道管片拼接,拼接后,接收端的相邻主隧道管片的玻璃纤维混凝土管片段拼成包含待掘通区域的可切削区。
3.如权利要求1或者2所述的联络通道盾构施工方法,其特征在于:将密封隔板设为包括边缘延伸至与主隧道管片密封相抵的金属板件,以及固设于金属板件与待掘通区域相对一侧的木或者塑料隔板;在金属板件上开设有灌注孔和泄压孔,并在灌注孔和泄压孔分别安装有单向阀和安全阀,以通过所述单向阀往隔离仓内填充泥浆,通过所述安全阀在隔离仓内的泥浆压力超过预定值时供泥浆流出。
4.如权利要求3所述的联络通道盾构施工方法,其特征在于:步骤S3中,在往隔离仓填满泥浆之前,还包括对隔离仓的密封性进行测试的过程。
5.如权利要求4所述的联络通道盾构施工方法,其特征在于:步骤S3中,在往隔离仓填满所述泥浆之前,在外部经单向阀往隔离仓注满水并施压,以测试隔离仓的密封性;测试后,将泄压孔打开,以将水排出隔离仓,如隔离仓密封性能良好,则在关闭泄压孔后,经单向阀往隔离仓填满泥浆;如隔离仓密封性能存在问题,则进行维护,直至隔离仓的密封性能符合使用要求后,再经单向阀往隔离仓填满泥浆。
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