CN109505612A - 大下坡暗挖隧道盾构空推结构及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大下坡暗挖隧道盾构空推结构及施工工艺，涉及隧道施工技术领域，其技术方案要点是包括盾构区间和矿山法区间，矿山法区间一端设有密排三榀钢格栅，环形的钢格栅之间设有玻璃纤维格栅；隧道的拱部设有超前小导管，钢格栅的下部两侧固定有锁脚锚管，钢格栅的表面设有保护层；保护层内侧设有管片，管片与隧道之间填充有豆砾石层；隧道底部设有导台，导台上固设有预埋钢轨；施工工艺包括暗挖段进行初支护与导台安装；盾构机到达暗挖段隧道前25m掘进参数控制；盾构机上导台；盾构空推；管片拼装；豆砾石填充；盾尾10‑15环二次注浆；空推完成盾构土体内掘进。本发明给出了一种大下坡暗挖隧道盾构空推施工的控制技术参数，提高施工质量。

Description

大下坡暗挖隧道盾构空推结构及施工工艺

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，更具体的说，它涉及一种大下坡暗挖隧道盾构空推结构及施工工艺。

背景技术

近年来随着城市的快速发展，城市内的轨道交通建设越来越多，多数城市中的轨道区间建设都采用的是盾构法掘进施工，由于地铁建设的区域一般都处于城市相对繁华的区域，其周边的环境情况相对比较复杂，在盾构施工过程中可能穿越建筑物等，而建筑物的锚索会侵入盾构区间。

若暗挖段隧道结构处于上软下硬地质条件时会导致其掘进效率及其地下，既不能快速通过该段区域，又极易造成地面沉降超标甚至坍塌。在这种情况下，实施传统简单方式的盾构法施工无法满足施工质量要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大下坡暗挖隧道盾构空推结构，能够在上软下硬地质条件穿过建筑物的锚索区，提高施工质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种大下坡暗挖隧道盾构空推结构，包括盾构区间和矿山法区间，所述矿山法区间靠近盾构区间的一端沿周向设有密排三榀钢格栅，环形的钢格栅之间位于隧道轮廓面设有玻璃纤维格栅；所述隧道的拱部设有超前小导管，钢格栅的下部两侧固定有锁脚锚管，钢格栅的表面设有混凝土保护层；保护层内侧设有拼装成环形的管片，管片与隧道之间填充有豆砾石层；隧道底部设有导台，导台上固设有预埋钢轨。

通过采用上述技术方案，钢格栅与玻璃纤维格栅提高了矿山法区间端部的强度，使得盾构机盾构穿过时对土体震动影响较小，提高施工安全性。豆砾石层使得盾构机在推进过程中增加盾构前进阻力，致使盾构推力增加确保管片间的挤压力满足设计要求，从而提高隧道密封性，降低管片环间漏水的可能。

本发明进一步设置为：所述管片包括弧形的第一拼接部、第二拼接部和第三拼接部，第三拼接部与第一拼接部结构对称设置；第一拼接部与第二拼接部的边缘均设有穿孔和容纳槽，穿孔的一端与容纳槽连通，穿孔的另一端沿内壁穿出并伸到边缘端面处，第一拼接部与第二拼接部通过穿设于穿孔中的螺杆以及螺纹连接于螺杆端部的螺母固定；第一拼接部与第二拼接部的中心均设有吊装孔。

通过采用上述技术方案，管片由多片拼接而成，可以预先制作。相邻两个拼接部之间用螺栓和螺母连接固定，组装方便。由于螺母可以位于容纳槽中，不会对后续施工造成干涉。

本发明进一步设置为：所述第一拼接部与第二拼接部的中部沿周向均预埋有导流槽。

通过采用上述技术方案，导流槽同第一拼接部和第二拼接部一体成型，导流槽能够将隧道渗出的泥浆及时导流到侧面，防止直接滴落。

本发明进一步设置为：所述矿山法区间的隧道下部设有多个砂浆锚杆，多个砂浆锚杆沿隧道侧壁环向阵列分布。

通过采用上述技术方案，砂浆锚杆提高了矿山法区间隧道侧壁的强度，减小隧道变形的可能，提高施工质量。

本发明进一步设置为：所述矿山法区间端部设有袖阀管注浆区，袖阀管呈正六边形分布，其中一个袖阀管位于正六边形的中心。

通过采用上述技术方案，袖阀管均匀分布，注浆范围能够互相重叠接壤，提高注浆加固区的强度，避免漏注。

本发明进一步设置为：所述钢格栅包括三个第一单元、两个第二单元和一个第三单元，三个第一单元围成上半圆周，两个第二单元位于第三单元的两侧并共同围成下半圆周，第一单元、第二单元和第三单元之间通过节点连接。

通过采用上述技术方案，钢格栅能够各部分分别制作，然后再进行组装，提高制作效率，以满足大用量需求，缩短施工周期。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大下坡暗挖隧道盾构空推施工工艺，能够在上软下硬地质条件穿过建筑物的锚索区，提高施工质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种大下坡暗挖隧道盾构空推施工工艺，包括以下步骤：

S1：暗挖段进行初支护与导台安装；

S2：盾构机到达暗挖段隧道前25m掘进参数控制；

S3：盾构机上导台；

S4：盾构空推；

S5：管片拼装；

S6：豆砾石填充；

S7：盾尾10-15环二次注浆；

S8：空推完成盾构土体内掘进。

通过采用上述技术方案，能够高质量的完成暗挖隧道空推施工。

本发明进一步设置为：步骤S2中，当盾构刀盘抵到旋挖桩时，磨桩参数如下：①推力：10000KN-12000KN；②刀盘转速：1.3rpm-1.5rpm；③刀盘扭矩：1800KN•m-2000KN•m；④挖掘速度：5mm/min-10mm/min；⑤贯入度：5mm/r-12mm/r；土仓蓄土量控制在1/3仓位，土仓压力小于正面土压力0.05Bar，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar；同步注浆压力在2.0Bar以下。

通过采用上述技术方案，随着刀盘前方岩土逐渐减少，盾构机对前方岩体及暗挖段与盾构段结构位置的扰动也逐渐增加，因此除了在端头加固外，还需要控制掘进参数，上述参数能够确保施工安全。

本发明进一步设置为：步骤S2中，盾构机匀速掘进至玻璃纤维格栅位置的参数如下：①推力：8000KN-10000KN；②刀盘转速：1.2rpm-1.5rpm；③刀盘扭矩：1800KN•m-2000KN•m；④挖掘速度：15mm/min-20mm/min；⑤贯入度：10mm/r-15mm/r；土仓蓄土量控制在1/3仓位，土仓压力小于正面土压力0.05Bar，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar；同步注浆压力在2.0Bar以下；

当刀盘切削玻璃纤维格栅时，施工参数如下：①推力：8000KN；②刀盘转速：1.4rpm-1.6rpm；③刀盘扭矩：1800KN•m-2000KN•m；④挖掘速度：5mm/min-10mm/min；⑤贯入度：4mm/r-8mm/r；土仓蓄土量控制在1/3仓位，土仓压力小于正面土压力0.05Bar，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar；同步注浆压力在2.0Bar以下。

通过采用上述技术方案，由于玻璃纤维格栅喷射混凝土与土体、隧道初支护联立性不强，盾构到达暗挖段隧道前25m时，需降低推力，匀速掘进，防止隧道拱部出现坍塌。由于玻璃纤维格栅强度较大，并且与钢格栅连接，因此需要降低挖掘速度和贯入度，提高施工质量。

本发明进一步设置为：步骤S3中，盾构推力降低至8000KN以下，掘进速度控制在30mm/min，同步注浆压力控制在2.0bar以下；盾构刀盘推出端墙4m时，停止推进，在盾尾第5～10环管片位置开始进行二次注浆，注浆浆液为水泥浆与水玻璃混合的双液浆。

通过采用上述技术方案，当刀盘进入暗挖段、盾尾还保留在土体内时。该阶段盾体推上导轨，刀盘停止转动，不再向刀盘注入泡沫与水并采取不建压方式推进。该阶段盾构需调整各组千斤顶的行程，使盾构姿态符合要求。降低盾构推力和提高掘进速度能够提高施工效率，二次注浆能够将隧道内的管片之间缝隙填充满，防止出现漏水现象，提高施工质量。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

1.提供了暗挖隧道在盾构区间和矿山法区间的施工结构和施工参数控制，能够高质量地安全地完成暗挖隧道施工，填补了国内的空白；

2.钢格栅和玻璃纤维格栅提高了矿山法端部的固定强度，便于后期盾构穿过时隧道拱部不会坍塌，提高施工安全性；

3.隧道的管片可以预制，用螺栓和螺母固定，拼装方便；钢格栅也由多个部件拼装而成，可以批量化生产并分别进行质量控制，满足施工需要，提高施工质量。

附图说明

图1为实施例中盾构区间与矿山法区间连接端头墙平面示意图；

图2为图1中A-A向的剖视图；

图3为显示端头墙玻璃纤维筋平面布置图；

图4为显示玻璃纤维格栅结构在图3中B-B向的剖视图；

图5为矿山法区间隧道端部加固时注浆孔剖面示意图；

图6为掌子面孔位布置图；

图7为注浆孔的终孔交圈示意图；

图8为矿山法区间钢格栅总装图；

图9为凸显格钢格栅位置局部示意图；

图10为显示矿山法区间结构端面示意图；

图11为图10中锚杆布置示意图；

图12为隧道台阶法施工断面示意图；

图13为矿山法区间隧道端部加固示意图；

图14为袖阀管注浆孔平面示意图；

图15为第一拼接部的主视图；

图16为图15的俯视图；

图17为第二拼接部的主视图；

图18为图17的俯视图。

附图标记：1、钢格栅；11、第一单元；12、第二单元；13、第三单元；14、节点；15、锁脚锚管；2、玻璃纤维格栅；21、第一纤维筋；22、第二纤维筋；23、第三纤维筋；3、初支护；4、止浆墙；5、注浆孔；51、终孔交圈；6、保护层；7、管片；71、第一拼接部；711、第一容纳槽；712、第一穿孔；713、第一预埋滑槽；714、第一吊装孔；715、第一导流槽；72、第二拼接部；721、容纳槽；722、第二穿孔；723、第二预埋滑槽；724、第二吊装孔；725、第二导流槽；8、导台；9、预埋钢轨；10、豆砾石层；11、超前小导管；12、砂浆锚杆；121、垫板；13、竖井；14、袖阀管注浆区；141、袖阀管。

具体实施方式

一种大下坡暗挖隧道盾构空推结构，如图1和图2所示，隧道分为盾构区间和矿山法区间，在盾构区间与矿山法区间连接处设有玻璃纤维格栅2，在矿山法区间隧道的侧壁设有密排三榀钢格栅1。

参考图3和图4，玻璃纤维格栅2包括第一纤维筋21、第二纤维筋22和第三纤维筋23，第一纤维筋21为φ28mm，第二纤维筋22为φ22mm，第三纤维筋23为φ14mm，第一纤维筋21有一层，第二纤维筋22有两层，第三纤维筋23将环绕固定在第一纤维筋21与第二纤维筋22外部呈矩形结构。

该部分施工结构为：①开挖后，掌子面立即初喷50mm厚的C20混凝土，挂6层玻璃纤维筋网，复喷至100mm；②水平放置的玻璃纤维格栅2随隧道端头最后两榀密排钢格栅1同步架设，玻璃纤维格栅2与钢格栅1搭接部分至少采用12#铅丝绑扎牢固，并确保玻璃纤维格栅2伸入钢格栅1长度不小于300mm，绑扎牢固的同时喷砼密实，水平玻璃纤维格栅2绑扎好后及时喷射砼；③喷射砼紧跟开挖工作面，混凝土终凝到下一循环作业时间不应小于3h；④玻璃纤维格栅间距320mm，喷射C20混凝土厚度为800mm，钢格栅1两侧保护层厚度40mm。

参考图5至图7，矿山法区间一端开挖时进行端头加固，在隧道开挖侧壁设有初支护3，开挖前端设设有注浆加固区，注浆加固区内部设有注浆孔5，开挖端与注浆加固区之间设有止浆墙4。注浆孔5有多个，注浆孔5的一端在掌子面呈多个同心环形分布，注浆孔5的另一端向外发散倾斜，使得同一圆环上的注浆孔5围成圆台状，注浆孔5的末端注浆区域形成终孔交圈51。注浆孔5的加固范围外轮廓半径比隧道开挖轮廓半径多2.5m。

根据掌子面基岩起伏情况，调整注浆端面大小，注浆分界线为中风化岩面，施工过程中加强监控测量，以便随时掌握隧道围岩情况及水量动态，确保注浆质量。注浆孔5的孔径不小于110mm，孔口管应埋设牢固，注浆管可以采用PVC管。注浆浆液类型为双液浆，如水泥浆—水玻璃浆双液浆；水泥为42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃为39Be水玻璃，水泥浆的水灰比为0.6-1:1，水泥浆与水玻璃体积比为1:0.5。浆液扩散半径为1m，帷幕注浆的长度为10m，注浆压力为0.5-1.5MPa，注浆工艺采用孔底一次注浆。钻孔和注浆顺序由外向内依次施工，同一圈孔间隔施工。钻孔过程中若遇孔壁坍塌、卡钻等情况，应停止钻进，进行扫孔后再行钻进。钻孔过程中若遇到涌水、中风化岩层出现裂隙水等现象时，应停止钻进，先注入部分胶凝时间短的浆液，待其固结堵塞后再行钻孔注浆。

注浆结束标准为：各孔段注浆压力达到设计终压（一般大于静水压2.0MPa）并应稳定10min，且晋江速度小于开始进浆速度时，注浆结束。注浆完成后，进行注浆效果检查，在开挖轮廓线范围内钻设3-5个检查孔，检测注浆效果；检查孔应布置在岩石破碎坍塌严重或注浆效果较差的部位，若检查孔的吸水量不大于1.0L/min×m，则可认为达到注浆效果，否则应进行补充注浆；注浆达到效果后方可进行开挖作业。注浆检查孔在注浆效果检查完成后及时采用M10水泥砂浆进行全孔封堵。

参考图8和图9，钢格栅1包括三个第一单元11、两个第二单元12和一个第三单元13，三个第一单元11围成上半圆周，两个第二单元12位于第三单元13的两侧并共同围成下半圆周，第一单元11的半径为R1，第二单元12的半径为R2，第三单元13的半径为R3，第一单元11、第二单元12和第三单元13之间通过节点14连接，第二单元12与第一单元11连接处的节点14上固定有锁脚锚管15，锁脚锚管15与水平面呈15°夹角并向下倾斜设置。

钢格栅1的各单元由主筋、构造筋、连接角钢焊接成型，节点14可以是螺栓连接。钢格栅1按除衬厚300mm，主筋的保护层6厚40mm设计，在初喷40mm厚的混凝土后架设钢格栅1，然后再喷射混凝土，并保证不少于40mm的覆盖厚度。钢格栅1采用定位系筋定位，钢格栅1与初喷混凝土间要求密切接触，空隙处使用沪宁图垫块楔紧。钢格栅1按纵向间距0.5m布置，格栅之间采用22纵向连接筋双层布置，环向间距为1.0m，沿主筋内侧交错布置。格栅受理主筋接头的位置应相互错开，接头处焊接应满足等抗弯要求，必要时可增设绑焊筋，实现节点14处受力连续。

钢格栅1在安装时，应保证节点14连接密贴，若遇到节点14连接有离缝或连接螺栓不能同时就位等情况，可采用与格栅主筋同直径的钢筋绑焊连接，单面焊搭接长度不小于10倍主筋直径。锁脚锚管15采用φ42mm、壁厚3.5mm，并注浆密实。

参考图10和图11，盾构抵达暗挖段时，暗挖段隧道已完成初支护3结构施工且导台8达到盾构通过所需的强度。暗挖隧道初支护3采用挂网喷射混凝土施工，钢筋网采用HPB300钢筋，混凝土采用C25早强混凝土，混凝土喷射厚度为300mm。暗挖隧道腰部位置搭设C22砂浆锚杆12，砂浆锚杆12长3.5m，间距为1.0m（环向）×0.75m（纵向）。砂浆锚杆12的端部设有垫板121，垫板121的规格为150mm×150mm×6mm。隧道拱部在隧道中线两侧65°范围内设置A42型超前小导管11，超前小导管11壁厚3.5mm，长3.5m，环向间距0.3m，纵向间距1.5m。

参考图12，隧道内台阶法施工顺序为：①施工拱部的超前小导管11；②进行上台阶开挖；③上台阶架设钢格栅1、施工锁脚锚管15并喷射混凝土；④下台阶开挖；⑤下台阶架设钢格栅1并喷射混凝土；⑥施工导台8。

在暗挖隧道内提前浇筑推进用的导台8，导台由C30混凝土浇筑，导台8上提前设置预埋钢轨9，预埋钢轨规格为43Kg/m，两个预埋钢轨9支撑面的法线夹角为α，α可以为48°。在隧道内壁拼装盾构隧道管片7，管片7拼装完成后，暗挖隧道与管片7之间的空隙用豆砾石填充形成豆砾石层10，每环填充量不得少于6m³。

参考图13和图14，矿山法区间另一端开挖时进行加固处理，加固方式为袖阀管注浆加固。注浆类型为42.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比为0.6-1:1，浆液扩散半径为0.6m，注浆管间距0.8m×0.8m，呈梅花型布置。注浆范围为水平方向隧道中线左右各6m，竖向加固范围为盾构管片7外缘以上3m至中风化岩内不少于1m；注浆纵向长度为10m。注浆压力：初压0.2-0.5MPa，稳压1.0-2.0MPa。在袖阀管注浆加固区与开挖段之间设有竖井13，包括旋挖桩和钻孔桩。袖阀管注浆采用的袖阀管141的布设方式如下，六个袖阀管141围成正六边形，另一个袖阀管141位于正六边形的中心，相邻两个袖阀管141的间距为800mm。

参考图15至图18，管片7包括第一拼接部71和第二拼接部72以及第三拼接部（图中未显示），第三拼接部与第一拼接部71结构对称设置。第一拼接部71呈弧形，展开后呈直角梯形，第一拼接部71的一侧与母线呈夹角γ设置。第一拼接部71上设有10组第一容纳槽711和第一穿孔712，第一容纳槽711沿周分布在第一拼接部71的边缘，其中上下边缘各三个，左右边缘各两个，第一穿孔712的一端与第一容纳槽711连通，第一穿孔712的另一端从第一拼接部71的内壁穿出并伸到边缘端面上。在第一拼接部71的中心设有第一吊装孔714，吊装孔714同时可作为注浆孔使用。在第一拼接部71内壁中部沿周向设有第一预埋滑槽713，在第一拼接部71的左右两侧沿拼接缝方向设有第一导流槽715。

第二拼接部72的展开面为等腰梯形，第二拼接部72的两侧边缘与母线夹角均为γ，以便第二拼接部72与第一拼接部71拼接对齐。第二拼接部72上设有六组第二容纳槽721和第二穿孔722，第二容纳槽721沿周分布在第二拼接部72的边缘，其中上下边缘各一个，左右边缘各两个，第二穿孔722的一端与第二容纳槽721连通，第二穿孔722的另一端从第二拼接部72的内部穿出并伸到边缘端面上。第二拼接部72的中心设有第二吊装孔724，第二拼接部72内壁中部沿周向设有第二预埋滑槽723，第二拼接部72的左右两侧沿拼接缝方向设有第二导流槽725。

管片7拼接时，将第一拼接部71与第二拼接部72对齐，使得拼接缝处的第一穿孔712与第二穿孔722对齐，然后用弧形螺杆一次穿过第一穿孔712和第二穿孔722，弧形螺杆的两端分别螺纹连接螺母，螺母位于第一容纳槽711和第二容纳槽721中。

由于管片7的环面是推进千斤顶的承压面，因此在拼装过程中，必须控制以下几点：①环面平整度：逐环检查，相邻两块的错台量应小于4mm，封顶块不能凸出相邻管片的环面，以免邻接块接缝处管片碎裂；②环面超前量控制：每掘进5环检查一次超前量，当值过大时应用全环滑槽管片或石棉橡胶片给予纠正，从而保证管片环面与隧道轴线的垂直度；③相邻环高差控制：相邻环高差量的大小直接影响到建成隧道轴线的质量，故必须严格控制环高差；④纵环向螺栓连接：成环管片均有纵环向螺栓连接，其连接的紧密度将直接影响到隧道的整体性能和质量，固然每环拼装结束后应及时拧紧螺栓，当成环管片脱出盾尾后，必须再次使用气动扳手复紧螺栓；⑤隧道椭圆度的控制：每环拼装结束后，应测量隧道的椭圆度不合格的要及时纠正，直到直径偏差小于12mm后方可进行下一环的推进。

该大下坡暗挖隧道盾构空推结构的施工工艺如下：

（1）暗挖段进行初支护3与导台8安装：盾构抵达暗挖段前，按照施工设计图完成暗挖隧道施工，对现场端墙按设计要求进行加固处理，并根据现场实际铺设的导轨位置指导盾构掘进工作确保盾构顺利推上导台8。

（2）盾构机到达暗挖段隧道前25m掘进控制：随着刀盘前方岩土逐渐减少，盾构机对前方岩体及暗挖段与盾构段结构位置的扰动也逐渐增加，因此除了在端头加固外，还需要控制掘进参数，确保施工安全。当盾构刀盘抵到旋挖桩时，磨桩参数如下：①推力：10000KN-12000KN；②刀盘转速：1.3rpm-1.5rpm；③刀盘扭矩：1800KN·m-2000KN·m；④挖掘速度：5mm/min-10mm/min；⑤贯入度：5mm/r-12mm/r。

为保障施工安全避免磨桩时刀盘扰动上部土体进入土仓内，不采取清仓措施，待刀盘出洞后再进行清仓。磨桩时，土仓蓄土量控制在1/3仓位，根据该段地质情况可考虑欠压模式，土仓压力略小于正面土压力，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar。同步注浆压力在2.0Bar以下。

由于玻璃纤维格栅2喷射混凝土与土体、隧道初支护3联立性不强，盾构到达暗挖段隧道前25m时，需降低推力，匀速掘进至玻璃纤维格栅2位置。该段具体掘进参数如下：①推力：8000KN-10000KN；②刀盘转速：1.2rpm-1.5rpm；③刀盘扭矩：1800KN·m-2000KN·m；④挖掘速度：15mm/min-20mm/min；⑤贯入度：10mm/r-15mm/r。土仓蓄土量控制在1/3仓位，根据该段地质情况可考虑欠压模式，土仓压力略小于正面土压力，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar。同步注浆压力在2.0Bar以下。

当刀盘切削玻璃纤维格栅2时，施工参数如下：①推力：8000KN；②刀盘转速：1.4rpm-1.6rpm；③刀盘扭矩：1800KN·m-2000KN·m；④挖掘速度：5mm/min-10mm/min；⑤贯入度：4mm/r-8mm/r。土仓蓄土量控制在1/3仓位，根据该段地质情况可考虑欠压模式，土仓压力略小于正面土压力，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar。同步注浆压力在2.0Bar以下。

（3）盾构机上导台8：当盾构机尾部未脱离土体时，盾构抵达暗挖隧道前需提前调整盾体姿态，将刀盘中心位置控制在到达端洞门中心点正上方10mm左右，且保障刀盘以抬头的形式出洞。从而避免刀盘在进洞时无法推上导轨。当刀盘进入暗挖段、盾尾还保留在土体内时。该阶段盾体推上导轨，刀盘停止转动，不再向刀盘注入泡沫与水并采取不建压方式推进。该阶段盾构需调整各组千斤顶的行程，使盾构姿态符合要求。盾构推力降低至8000KN以下，速度控制在30mm/min，同步注浆压力控制在2.0bar以下。

盾构刀盘推出端墙4m时，停止推进，在盾尾第5～10环管片位置开始进行二次注浆，注浆浆液为水泥浆与水玻璃混合的双液浆。二次注浆参数配合比：水泥：水（质量比）=1:1；水泥浆：水玻璃（体积比）=1:0.5，注浆压力控制在0.5Mpa～0.8Mpa确保连续5环全断面注满。

（4）盾构空推：盾体完全进入暗挖隧道后，立即组织人员对盾尾止浆板进行更换并加长，以此保障盾构空推过程中，二次注浆浆液无法蹿至刀盘前部，将暗挖隧道与管片壁后的建筑空隙填充饱满。

（5）管片拼装：为确保隧道贯通后的管片接缝防水要求，在到达暗挖段与盾构分界里程后开始，安装每一片管片时，首先人工对每片管片连接螺栓进行初步紧固; 待安装完一环后，用风动扳手对螺栓进行进一步的紧固； 待管片出盾尾之后，重新用风动扳手进行紧固。

（6）豆砾石填充：同时为保障其建筑空隙的填充，每环管片背后采用混凝土喷射机通过管片吊装孔向管片壁后喷射至少6m³豆砾石（粒径5～10mm）进行充填喷射压力控制在1～2Mpa。盾构机推进至管片注浆孔脱出盾尾,通过已拼装好的管片注浆孔向管片背后喷射豆砾石,填充管片7与隧道初期衬砌之间的间隙。填充的顺序是先下部后上部,首先填充导台8,然后填充左右两侧,最后填充隧道上部。

（7）盾尾10-15环二次注浆：盾构空推10环后开始通过管片吊装孔进行二次注浆，浆液为M15水泥砂浆，并按试验配比添加相应的微膨胀剂弥补浆液收缩性。注浆压力0.2～0.4Mpa。

当预制管片7的吊装孔从盾尾脱出后，盾构停止向前推进。将空压机连接于混凝土喷射机，以及对其他管路进行连接。调整风压与给料装置，使豆砾石的输出率和速度适宜，风压一般为1～2MPa。

当盾构向前掘进到管片从盾尾脱出10环后，对管片壁后进行二次注浆，注浆可于盾构推进同步进行。注浆时，打开堵头安装注浆头，连接注浆设备。注入浆液为M15水泥砂浆，浆液配合比为：水泥：水（质量比）=1:1，并按试验配比添加相应的微膨胀剂弥补水泥浆液收缩性。注浆压力控制在0.2～0.4MPa，当注浆压力稳定在0.4MPa或搅拌桶内浆液面未明显下降时，停止注浆。泄压，拆除管路并进行清洗，将注浆孔继续用堵头封盖。

（8）空推完成盾构土体内掘进：盾构刀盘抵至暗挖段端头后，启动刀盘，增加盾构推力，逐步建仓，按盾构始发情况进行推进，盾构参数如下：①推力:6000KN～8000KN；②刀盘转速：1.2rpm～1.4rpm；③刀盘扭矩：1600KN•m～2000KN•m；④速度：5mm/min～10mm/min；⑤贯入度：5mm/r～10mm/r。待刀盘进入土体1米后开始同步注浆并按照盾构始发、正常掘进参数进行施工。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大下坡暗挖隧道盾构空推结构，包括盾构区间和矿山法区间，其特征在于：所述矿山法区间靠近盾构区间的一端沿周向设有密排三榀钢格栅(1)，环形的钢格栅(1)之间位于隧道轮廓面设有玻璃纤维格栅(2)；所述隧道的拱部设有超前小导管(11)，钢格栅(1)的下部两侧固定有锁脚锚管(15)，钢格栅(1)的表面设有混凝土保护层(6)；保护层(6)内侧设有拼装成环形的管片(7)，管片(7)与隧道之间填充有豆砾石层(10)；隧道底部设有导台(8)，导台(8)上固设有预埋钢轨(9)。

2.根据权利要求1所述的大下坡暗挖隧道盾构空推结构，其特征在于：所述管片(7)包括弧形的第一拼接部(71)、第二拼接部(72)和第三拼接部，第三拼接部与第一拼接部(71)结构对称设置；第一拼接部(71)与第二拼接部(72)的边缘均设有穿孔和容纳槽(721)，穿孔的一端与容纳槽(721)连通，穿孔的另一端沿内壁穿出并伸到边缘端面处，第一拼接部(71)与第二拼接部(72)通过穿设于穿孔中的螺杆以及螺纹连接于螺杆端部的螺母固定；第一拼接部(71)与第二拼接部(72)的中心均设有吊装孔。

3.根据权利要求2所述的大下坡暗挖隧道盾构空推结构，其特征在于：所述第一拼接部(71)与第二拼接部(72)的中部沿周向均预埋有导流槽。

4.根据权利要求1所述的大下坡暗挖隧道盾构空推结构，其特征在于：所述矿山法区间的隧道下部设有多个砂浆锚杆(12)，多个砂浆锚杆(12)沿隧道侧壁环向阵列分布。

5.根据权利要求1所述的大下坡暗挖隧道盾构空推施工工艺，其特征在于：所述矿山法区间端部设有袖阀管(141)注浆区(14)，袖阀管(141)呈正六边形分布，其中一个袖阀管(141)位于正六边形的中心。

6.根据权利要求1所述的大下坡暗挖隧道盾构空推结构，其特征在于：所述钢格栅(1)包括三个第一单元(11)、两个第二单元(12)和一个第三单元(13)，三个第一单元(11)围成上半圆周，两个第二单元(12)位于第三单元(13)的两侧并共同围成下半圆周，第一单元(11)、第二单元(12)和第三单元(13)之间通过节点(14)连接。

7.一种大下坡暗挖隧道盾构空推施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1：暗挖段进行初支护(3)与导台(8)安装；

S2：盾构机到达暗挖段隧道前25m掘进参数控制；

S3：盾构机上导台(8)；

S4：盾构空推；

S5：管片(7)拼装；

S6：豆砾石填充；

S7：盾尾10-15环二次注浆；

S8：空推完成盾构土体内掘进。

8.根据权利要求7所述的大下坡暗挖隧道盾构空推施工工艺，其特征在于：步骤S2中，当盾构刀盘抵到旋挖桩时，磨桩参数如下：①推力：10000KN-12000KN；②刀盘转速：1.3rpm-1.5rpm；③刀盘扭矩：1800KN•m-2000KN•m；④挖掘速度：5mm/min-10mm/min；⑤贯入度：5mm/r-12mm/r；土仓蓄土量控制在1/3仓位，土仓压力小于正面土压力0.05Bar，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar；同步注浆压力在2.0Bar以下。

9.根据权利要求8所述的大下坡暗挖隧道盾构空推施工工艺，其特征在于：步骤S2中，盾构机匀速掘进至玻璃纤维格栅(2)位置的参数如下：①推力：8000KN-10000KN；②刀盘转速：1.2rpm-1.5rpm；③刀盘扭矩：1800KN•m-2000KN•m；④挖掘速度：15mm/min-20mm/min；⑤贯入度：10mm/r-15mm/r；土仓蓄土量控制在1/3仓位，土仓压力小于正面土压力0.05Bar，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar；同步注浆压力在2.0Bar以下；

当刀盘切削玻璃纤维格栅(2)时，施工参数如下：①推力：8000KN；②刀盘转速：1.4rpm-1.6rpm；③刀盘扭矩：1800KN•m-2000KN•m；④挖掘速度：5mm/min-10mm/min；⑤贯入度：4mm/r-8mm/r；土仓蓄土量控制在1/3仓位，土仓压力小于正面土压力0.05Bar，土压力设定为0.8Bar-1.0Bar；同步注浆压力在2.0Bar以下。

10.根据权利要求9所述的大下坡暗挖隧道盾构空推施工工艺，其特征在于：步骤S3中，盾构推力降低至8000KN以下，掘进速度控制在30mm/min，同步注浆压力控制在2.0bar以下；盾构刀盘推出端墙4m时，停止推进，在盾尾第5～10环管片(7)位置开始进行二次注浆，注浆浆液为水泥浆与水玻璃混合的双液浆。