CN109915179A - 一种敞开式tbm撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，包括步骤：一、确定隧洞内壁出水点并对隧洞内壁出水点周边壁面进行预处理；二、隧洞内壁出水点的封堵引流；三、支立混凝土挡墙模板；四、混凝土挡墙的浇筑；五、钻探泄压分流孔；六、泄压分流孔注浆堵水；七、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水。本发明利用敞开式TBM撑靴钢结构，辅助顶压混凝土挡墙减流，采用“水泥浆+水玻璃”法的高效施工，一次成功彻底封堵，无遗留问题，解决因TBM隧洞空间狭小，地理位置受限给隧洞堵水带来的难以施工的问题，节省大量人力及物资成本，缩短工期，效率高。

Description

一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法

技术领域

本发明属于隧洞堵水技术领域，具体涉及一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法。

背景技术

目前在地下隧洞开挖工程中，常常会遇到产生大量涌水的情况，在TBM法隧洞开挖施工中，尤其是逆坡(低到高)排水的隧洞，设备排水能力往往不能满足掘进中抽排大量出水的工况。严重影响施工进度，甚至造成严重的人身伤亡事故，给工程施工带来重大损失。由于TBM设备占据洞室大部分空间，给隧洞堵水工作造成巨大困难。目前，国内TBM法施工的隧洞中，突涌水的地质情况时有发生，但很少有解决此问题的有效处理方案。因此现如今缺少一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法。

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，提供一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，利用敞开式TBM撑靴钢结构，辅助顶压混凝土挡墙减流，解决因TBM隧洞空间狭小，地理位置受限给隧洞堵水带来的难以施工的问题，节省大量人力及物资成本，缩短工期，效率高，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定隧洞内壁出水点并对隧洞内壁出水点周边壁面进行预处理：沿隧洞长度方向在隧洞内壁上寻找隧洞内壁出水点，所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角不大于35°，对所述隧洞内壁出水点的周边壁面采用环氧胶泥进行涂抹平整，并对所述隧洞内壁出水点的周边岩石裂缝小股渗流水提前封堵加固；

步骤二、隧洞内壁出水点的封堵引流，过程如下：

步骤201、利用第一止水条围绕封闭所述隧洞内壁出水点，在第一止水条上设置出水点封堵钢板封堵所述隧洞内壁出水点，出水点封堵钢板上预先开设有用于出水的封堵钢板通孔和焊接在封堵钢板通孔位置处用于引流的引流管，引流管上预留用以泄压的闸阀安装法兰；

步骤202、通过多个锚杆将出水点封堵钢板固定在隧洞内壁上，并在锚杆与隧洞壁之间填塞锚固剂至饱满，采用双螺母预紧；

步骤203、出水点封堵钢板安装完毕后，在出水点封堵钢板外边缘的隧洞内壁上使用电镐平口钎刻槽，得到封堵钢板边缘槽，在封堵钢板边缘槽内设置第二止水条，所述第二止水条通过木塞楔紧；

步骤三、支立混凝土挡墙模板，过程如下：

步骤301、在出水点封堵钢板上焊接多道漏浆横撑板，漏浆横撑板的长度大于出水点封堵钢板的宽度，且漏浆横撑板的端部均伸出至第二止水条外，在漏浆横撑板上开设上下贯通的贯通孔，同时在多道漏浆横撑板的两侧焊接用于夹持固定多道漏浆横撑板的两榀钢拱架，两榀钢拱架均固定在隧洞内壁上，出水点封堵钢板与多道漏浆横撑板之间采用楔子楔紧，多道漏浆横撑板周边补装锚杆；

步骤302、在两榀钢拱架上均焊接混凝土挡墙侧模板，混凝土挡墙侧模板为弧形混凝土挡墙侧模板，所述弧形混凝土挡墙侧模板的宽度与钢拱架的宽度相等，所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度不小于撑靴的撑靴外弧形板的长度，在两个所述弧形混凝土挡墙侧模板之间焊接混凝土挡墙主模板，混凝土挡墙主模板的长度与所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度相等，混凝土挡墙主模板的底部与隧洞内壁之间通过混凝土挡墙底模板密封，混凝土挡墙主模板、隧洞内壁、混凝土挡墙底模板和两个混凝土挡墙侧模板围成可灌注混凝土的腔体，混凝土挡墙主模板上开设有与引流管配合的主模板通孔，混凝土挡墙主模板外部焊接有多道钢肋梁；

步骤303、引流管远离隧洞内壁的一端安装有将涌水引排至非施工区域的排水软管，引流管和所述排水软管连接位置处安装有泄压闸阀；

步骤四、混凝土挡墙的浇筑：使用洞内拌和站拌制所需混凝土，采用软轴振捣器同步振捣，往步骤302中形成的腔体内灌注所需混凝土，同时，随着灌注时间的推进，在混凝土灌注端对混凝土先后取样不少于3次，对先后取样的混凝土进行强度测试，以获得混凝土挡墙的强度逐渐上升的数据；

步骤五、钻探泄压分流孔：混凝土挡墙等强的同时，在隧洞内壁出水点的上游钻孔，当钻孔与隧洞内壁出水点主通道连通时，该钻孔为泄压分流孔，在泄压分流孔孔口管外端部焊接法兰盘并安装闸阀封闭待用，执行步骤六；当钻孔与隧洞内壁出水点主通道无法连通时，该钻孔为报废孔，执行步骤七；

步骤六、泄压分流孔注浆堵水，过程如下：

步骤601、接触灌浆：混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板上位于主模板通孔的旁侧割孔，得到密实孔，通过密实孔对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁之间的缝隙进一步填充密实；

步骤602、撑靴辅助支撑：操作敞开式TBM设备，移动撑靴，使撑靴的撑靴外弧形板通槽对准引流管，撑靴的撑靴外弧形板对准混凝土挡墙主模板，所述排水软管和引流管均伸入撑靴外弧形板通槽中，所述排水软管经撑靴中的空隙延伸至非施工区域，敞开式TBM设备控制单侧撑靴油缸提供推力，该推力通过撑靴外弧形板作用于钢肋梁，进而依次作用于混凝土挡墙主模板和混凝土挡墙，防止混凝土挡墙位移变形；

步骤603、关闭所有闸阀，进行闭水试验；

步骤604、水泥预灌浆测试：待闭水试验结束后，打开所有闸阀，通过泄压分流孔向隧洞内壁出水点主通道灌注水泥，在引流管端记录水泥浆从隧洞内壁出水点流出的时间间隔，该时间间隔为待灌注水泥浆与待灌注水玻璃混合后的初凝时间间隔；

步骤605、测试实验水泥浆和实验水玻璃的初凝时间间隔：按照质量比为:1的比例制备实验水泥浆，对原液水玻璃加水稀释，采用婆美式浓度计测量加水稀释后的水玻璃溶液，获取实验水玻璃，所述实验水玻璃的质量浓度为27％～35％；

按照体积比为1:1的比例对实验水泥浆和实验水玻璃进行混合，获取不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔；

步骤606、泄压分流孔注浆堵水：根据步骤604中所述时间间隔，从步骤605中获取的不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔，选出待灌注水泥浆的质量比和待灌注水玻璃的质量浓度，在第一容器内按照选出的待灌注水泥浆的质量比制备待灌注水泥浆，在第二容器内按照选出的待灌注水玻璃的质量浓度制备待灌注水玻璃；

将第一容器和第二容器放置在双液注浆机中，在泄压分流孔上安装具有两个输入端和一个输出端的Y形注浆管，Y形注浆管的输出端安装在泄压分流孔上，Y形注浆管的一个输入端与所述第一容器连通，Y形注浆管的另一个输入端与所述第二容器连通，Y形注浆管的两个输入管的结构尺寸均相同，双液注浆机控制第一容器中的待灌注水泥浆和第二容器中的待灌注水玻璃按照体积比为1:1的比例输入至Y形注浆管，进而输送至泄压分流孔对隧洞内壁出水点主通道进行注浆堵水；

步骤七、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水，过程如下：

步骤701、接触灌浆：混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板上位于主模板通孔的旁侧割孔，得到密实孔，通过密实孔对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁之间的缝隙进一步填充密实；

步骤702、撑靴辅助支撑：操作敞开式TBM设备，移动撑靴，使撑靴的撑靴外弧形板通槽对准引流管，撑靴的撑靴外弧形板对准混凝土挡墙主模板，所述排水软管和引流管均伸入撑靴外弧形板通槽中，所述排水软管经撑靴中的空隙延伸至非施工区域，敞开式TBM设备控制单侧撑靴油缸提供推力，该推力通过撑靴外弧形板作用于钢肋梁，进而依次作用于混凝土挡墙主模板和混凝土挡墙，防止混凝土挡墙位移变形；

步骤703、关闭所有闸阀，进行闭水试验；

步骤704、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水：在第一容器内按照质量比为:1的比例制备待灌注水泥浆，在第二容器内对原液水玻璃加水稀释，采用婆美式浓度计测量加水稀释后的水玻璃溶液，获取待灌注水玻璃，所述待灌注水玻璃的质量浓度为20％～27％；

将第一容器和第二容器放置在双液注浆机中，在引流管位于泄压阀的管段上开设倒灌孔，在倒灌孔上安装具有两个输入端和一个输出端的Y形注浆管，Y形注浆管的输出端安装在倒灌孔上，Y形注浆管的一个输入端与所述第一容器连通，Y形注浆管的另一个输入端与所述第二容器连通，Y形注浆管的两个输入管的结构尺寸均相同，双液注浆机控制第一容器中的待灌注水泥浆和第二容器中的待灌注水玻璃按照体积比为1:1的比例输入至Y形注浆管，进而输送至倒灌孔倒灌至隧洞内壁出水点主通道直至堵塞整个隧洞内壁出水点主通道。

上述的一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于：步骤一中，当所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角位于30°～35°范围内，且所述隧洞内壁出水点的高度大于隧洞高度的一半时，对撑靴的撑靴外弧形板的上端进行延伸，将弧形延伸板焊接在撑靴外弧形板的上端，使弧形延伸板的外弧面和撑靴外弧形板的外弧面位于同一圆弧面上，弧形延伸板的内侧面通过斜撑与撑靴的外框架连接；

当所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角位于30°～35°范围内，且所述隧洞内壁出水点的高度小于隧洞高度的一半时，对撑靴的撑靴外弧形板的下端进行延伸，将弧形延伸板焊接在撑靴外弧形板的下端，使弧形延伸板的外弧面和撑靴外弧形板的外弧面位于同一圆弧面上，弧形延伸板的内侧面通过斜撑与撑靴的外框架连接。

上述的一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于：所述第一止水条和所述第二止水条均为遇水膨胀止水条。

上的一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于：所述敞开式TBM设备控制单侧撑靴油缸提供推力的范围为0～19000kN。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过出水点封堵钢板直接封堵隧洞内壁出水点，出水点封堵钢板与隧洞内壁之间设置第一止水条，第一止水条采用遇水膨胀止水条，使出水点封堵钢板与隧洞内壁之间接触紧密，通过锚杆固定出水点封堵钢板后，在出水点封堵钢板的边缘再用第二止水条封闭，两道止水条确保将隧洞内壁出水点控制在出水点封堵钢板内，在出水点封堵钢板上开设有安装引流管的封堵钢板通孔，引流管上预留用以泄压的闸阀安装法兰，均用以泄压，便于推广使用。

2、本发明在出水点封堵钢板外部安装多道漏浆横撑板，漏浆横撑板上均开设有贯通孔，漏浆横撑板的作用是加固出水点封堵钢板与岩壁的连接，漏浆横撑板上开设贯通孔的目的是便于后期浇筑混凝土时，混凝土顺利下漏，保证混凝土浇筑满整个混凝土挡墙模板，可靠稳定，使用效果好。

3、本发明混凝土挡墙浇筑过程中，同步对混凝土先后取样不少于3次，对先后取样的混凝土进行强度测试，以获得混凝土挡墙的强度逐渐上升的数据，便于得知撑靴辅助支撑的时间；混凝土挡墙等强的同时，在隧洞内壁出水点的上游钻孔，并钻探泄压分流孔，钻探泄压分流孔的目的一是用以隧洞内壁出水点主通道泄压分流，二是辅助隧洞内壁出水点主通道灌浆封堵，隧洞内壁出水点上游的涌水向其下游流，有利于后期灌浆流动充满整个隧洞内壁出水点主通道，避免倒灌隧洞内壁出水点导致的灌浆压力大，施工困难的问题。

4、本发明在混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板上割孔，对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁之间的缝隙进一步填充密实，进一步消除岩壁渗水的可能，利用敞开式TBM设备移动撑靴，使撑靴的撑靴外弧形板通槽对准引流管，引流管连接的排水软管从撑靴外弧形板通槽引出至非施工区域，配合效果好，敞开式TBM设备控制单侧撑靴油缸提供推力，该推力通过撑靴外弧形板作用于钢肋梁，进而依次作用于混凝土挡墙主模板和混凝土挡墙，防止混凝土挡墙位移变形，解决因TBM隧洞空间狭小，地理位置受限给隧洞堵水带来的难以施工的问题。

5、本发明方法步骤简单，当找到泄压分流孔时，预先进行实验水泥浆和实验水玻璃的混合实验，获取不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔，在灌浆时，先进行水泥预灌浆测试，记录水泥浆从隧洞内壁出水点流出的时间间隔，该时间间隔为待灌注水泥浆与待灌注水玻璃混合后的初凝时间间隔，从预先获得的不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔中查找到符合时间要求的配比作为待灌注水泥浆与待灌注水玻璃，利用双液注浆机，采用Y形注浆管对制备的待灌注水泥浆与待灌注水玻璃进行同时灌注，Y形注浆管的输出端制作时较短且直接安装在泄压分流孔，保证待灌注水泥浆与待灌注水玻璃的初凝时间间隔可靠；

当找不到泄压分流孔时，采用隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水方式，降低水泥浆的水灰比，减少水玻璃的质量浓度，保证待灌注水泥浆与待灌注水玻璃的初凝时间间隔的延长，在倒灌孔上利用双液注浆机，采用Y形注浆管对制备的待灌注水泥浆与待灌注水玻璃进行同时灌注，直至堵塞整个隧洞内壁出水点主通道，便于推广使用。

综上所述，本发明利用敞开式TBM撑靴钢结构，辅助顶压混凝土挡墙减流，采用“水泥浆+水玻璃”法的高效施工，一次成功彻底封堵，无遗留问题，解决因TBM隧洞空间狭小，地理位置受限给隧洞堵水带来的难以施工的问题，节省大量人力及物资成本，缩短工期，效率高，便于推广使用。

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为本发明方法的流程框图。

图2为本发明隧洞内壁出水点封堵引流的结构示意图。

图3为本发明两榀钢拱和多道漏浆横撑板对出水点封堵钢板加固的结构示意图。

图4为图3的左视图。

图5为本发明支立混凝土挡墙模板未加钢肋梁的结构示意图。

图6为图5的左视图。

图7为本发明支立混凝土挡墙模板加钢肋梁的结构示意图。

图8为图7的左视图。

图9为本发明撑靴辅助支撑的结构示意图。

图10为本发明撑靴外弧形板的结构示意图。。

图11为本发明泄压分流孔注浆堵水的结构示意图。

图12为本发明隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水的结构示意图。

附图标记说明:

1—隧洞内壁； 2—出水点封堵钢板； 3—第一止水条；

4—封堵钢板通孔； 5—锚杆； 6—封堵钢板边缘槽；

7—漏浆横撑板； 8—钢拱架； 9—混凝土挡墙侧模板；

10—混凝土挡墙主模板； 11—主模板通孔；

12—钢肋梁； 13—引流管； 14—泄压阀；

15—撑靴； 15-1—撑靴外弧形板；

15-2—撑靴外弧形板通槽；16—敞开式TBM设备；

17—弧形延伸板； 18—斜撑； 19—泄压分流孔；

20—Y形注浆管； 21—双液注浆机； 22—密实孔。

具体实施方式

如图1至图11所示，本发明的一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，包括以下步骤：

步骤一、确定隧洞内壁出水点并对隧洞内壁出水点周边壁面进行预处理：沿隧洞长度方向在隧洞内壁1上寻找隧洞内壁出水点，所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角不大于35°，对所述隧洞内壁出水点的周边壁面采用环氧胶泥进行涂抹平整，并对所述隧洞内壁出水点的周边岩石裂缝小股渗流水提前封堵加固；

本实施例步骤一中，当所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角位于30°～35°范围内，且所述隧洞内壁出水点的高度大于隧洞高度的一半时，对撑靴15的撑靴外弧形板15-1的上端进行延伸，将弧形延伸板17焊接在撑靴外弧形板15-1的上端，使弧形延伸板17的外弧面和撑靴外弧形板15-1的外弧面位于同一圆弧面上，弧形延伸板17的内侧面通过斜撑18与撑靴15的外框架连接；

当所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角位于30°～35°范围内，且所述隧洞内壁出水点的高度小于隧洞高度的一半时，对撑靴15的撑靴外弧形板15-1的下端进行延伸，将弧形延伸板17焊接在撑靴外弧形板15-1的下端，使弧形延伸板17的外弧面和撑靴外弧形板15-1的外弧面位于同一圆弧面上，弧形延伸板17的内侧面通过斜撑18与撑靴15的外框架连接。

需要说明的是，弧形延伸板17焊接在撑靴外弧形板15-1上的目的是加固支撑以扩大撑靴表面面积，压住整个混凝土挡墙。

步骤二、隧洞内壁出水点的封堵引流，过程如下：

步骤201、利用第一止水条3围绕封闭所述隧洞内壁出水点，在第一止水条3上设置出水点封堵钢板2封堵所述隧洞内壁出水点，出水点封堵钢板2上预先开设有用于出水的封堵钢板通孔4和焊接在封堵钢板通孔4位置处用于引流的引流管13，引流管13上预留用以泄压的闸阀安装法兰；

步骤202、通过多个锚杆5将出水点封堵钢板2固定在隧洞内壁上，并在锚杆5与隧洞壁之间填塞锚固剂至饱满，采用双螺母预紧；

步骤203、出水点封堵钢板2安装完毕后，在出水点封堵钢板2外边缘的隧洞内壁1上使用电镐平口钎刻槽，得到封堵钢板边缘槽6，在封堵钢板边缘槽6内设置第二止水条，所述第二止水条通过木塞楔紧；

本实施例中，所述第一止水条3和所述第二止水条均为遇水膨胀止水条。

需要说明的是，通过出水点封堵钢板2直接封堵隧洞内壁出水点，出水点封堵钢板2与隧洞内壁1之间设置第一止水条3，第一止水条3采用遇水膨胀止水条，使出水点封堵钢板2与隧洞内壁1之间接触紧密，通过锚杆5固定出水点封堵钢板2后，在出水点封堵钢板2的边缘再用第二止水条封闭，两道止水条确保将隧洞内壁出水点控制在出水点封堵钢板2内，在出水点封堵钢板2上开设有安装引流管的封堵钢板通孔4，引流管13上预留用以泄压的闸阀安装法兰，均用以泄压。

步骤三、支立混凝土挡墙模板，过程如下：

步骤301、在出水点封堵钢板2上焊接多道漏浆横撑板7，漏浆横撑板7的长度大于出水点封堵钢板2的宽度，且漏浆横撑板7的端部均伸出至第二止水条外，在漏浆横撑板7上开设上下贯通的贯通孔，同时在多道漏浆横撑板7的两侧焊接用于夹持固定多道漏浆横撑板7的两榀钢拱架8，两榀钢拱架8均固定在隧洞内壁1上，出水点封堵钢板2与多道漏浆横撑板7之间采用楔子楔紧，多道漏浆横撑板7周边补装锚杆5；

需要说明的是，在出水点封堵钢板2外部安装多道漏浆横撑板7，漏浆横撑板7上均开设有贯通孔，漏浆横撑板7的作用是加固出水点封堵钢板2与岩壁的连接，漏浆横撑板7上开设贯通孔的目的是便于后期浇筑混凝土时，混凝土顺利下漏，保证混凝土浇筑满整个混凝土挡墙模板，可靠稳定。

步骤302、在两榀钢拱架8上均焊接混凝土挡墙侧模板9，混凝土挡墙侧模板9为弧形混凝土挡墙侧模板，所述弧形混凝土挡墙侧模板的宽度与钢拱架8的宽度相等，所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度不小于撑靴15的撑靴外弧形板15-1的长度，在两个所述弧形混凝土挡墙侧模板之间焊接混凝土挡墙主模板10，混凝土挡墙主模板10的长度与所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度相等，混凝土挡墙主模板10的底部与隧洞内壁1之间通过混凝土挡墙底模板密封，混凝土挡墙主模板10、隧洞内壁1、混凝土挡墙底模板和两个混凝土挡墙侧模板9围成可灌注混凝土的腔体，混凝土挡墙主模板10上开设有与引流管13配合的主模板通孔11，混凝土挡墙主模板10外部焊接有多道钢肋梁12；

需要说明的是，在两榀钢拱架8上均焊接混凝土挡墙侧模板9的目的是增大后期混凝土浇筑的厚度，同时保证覆盖漏浆横撑板7，所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度不小于撑靴15的撑靴外弧形板15-1的长度的目的是要浇筑出与撑靴外弧形板15-1的长度一致的混凝土挡墙，便于撑靴15支撑整个混凝土挡墙，保证受力均匀。

步骤303、引流管13远离隧洞内壁1的一端安装有将涌水引排至非施工区域的排水软管，引流管13和所述排水软管连接位置处安装有泄压闸阀14；

步骤四、混凝土挡墙的浇筑：使用洞内拌和站拌制所需混凝土，采用软轴振捣器同步振捣，往步骤302中形成的腔体内灌注所需混凝土，同时，随着灌注时间的推进，在混凝土灌注端对混凝土先后取样不少于3次，对先后取样的混凝土进行强度测试，以获得混凝土挡墙的强度逐渐上升的数据；

需要说明的是，使用洞内拌和站拌制所需混凝土且采用软轴振捣器同步振捣的目的是确保混凝土密实度符合要求。

步骤五、钻探泄压分流孔：混凝土挡墙等强的同时，在隧洞内壁出水点的上游钻孔，当钻孔与隧洞内壁出水点主通道连通时，该钻孔为泄压分流孔19，在泄压分流孔19孔口管外端部焊接法兰盘并安装闸阀封闭待用，执行步骤六；当钻孔与隧洞内壁出水点主通道无法连通时，该钻孔为报废孔，执行步骤七；

需要说明的是，混凝土挡墙浇筑过程中，同步对混凝土先后取样不少于3次，对先后取样的混凝土进行强度测试，以获得混凝土挡墙的强度逐渐上升的数据，便于得知撑靴辅助支撑的时间；混凝土挡墙等强的同时，在隧洞内壁出水点的上游钻孔，并钻探泄压分流孔19，钻探泄压分流孔19的目的一是用以隧洞内壁出水点主通道泄压分流，二是辅助隧洞内壁出水点主通道灌浆封堵，隧洞内壁出水点上游的涌水向其下游流，有利于后期灌浆流动充满整个隧洞内壁出水点主通道，避免倒灌隧洞内壁出水点导致的灌浆压力大，施工困难的问题。

步骤六、泄压分流孔注浆堵水，过程如下：

步骤601、接触灌浆：混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板10上位于主模板通孔11的旁侧割孔，得到密实孔22，通过密实孔22对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁1之间的缝隙进一步填充密实；

步骤602、撑靴辅助支撑：操作敞开式TBM设备16，移动撑靴15，使撑靴15的撑靴外弧形板通槽15-2对准引流管13，撑靴15的撑靴外弧形板15-1对准混凝土挡墙主模板10，所述排水软管和引流管13均伸入撑靴外弧形板通槽15-2中，所述排水软管经撑靴15中的空隙延伸至非施工区域，敞开式TBM设备16控制单侧撑靴油缸提供推力，该推力通过撑靴外弧形板15-1作用于钢肋梁12，进而依次作用于混凝土挡墙主模板10和混凝土挡墙，防止混凝土挡墙位移变形；

本实施例中，所述敞开式TBM设备16控制单侧撑靴油缸提供推力的范围为0～19000kN，该推力大小可调，该推力通过撑靴钢结构作用于混凝土挡墙足以防止混凝土挡墙位移变形。

需要说明的是，在混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板上割孔，对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁之间的缝隙进一步填充密实，进一步消除岩壁渗水的可能，利用敞开式TBM设备移动撑靴，使撑靴的撑靴外弧形板通槽对准引流管，引流管连接的排水软管从撑靴外弧形板通槽引出至非施工区域，配合效果好，敞开式TBM设备控制单侧撑靴油缸提供推力，该推力通过撑靴外弧形板作用于钢肋梁，进而依次作用于混凝土挡墙主模板和混凝土挡墙，防止混凝土挡墙位移变形，解决因TBM隧洞空间狭小，地理位置受限给隧洞堵水带来的难以施工的问题。

步骤603、关闭所有闸阀，进行闭水试验；

步骤604、水泥预灌浆测试：待闭水试验结束后，打开所有闸阀，通过泄压分流孔19向隧洞内壁出水点主通道灌注水泥，在引流管13端记录水泥浆从隧洞内壁出水点流出的时间间隔，该时间间隔为待灌注水泥浆与待灌注水玻璃混合后的初凝时间间隔；

步骤605、测试实验水泥浆和实验水玻璃的初凝时间间隔：按照质量比为0.8～2:1的比例制备实验水泥浆，对原液水玻璃加水稀释，采用婆美式浓度计测量加水稀释后的水玻璃溶液，获取实验水玻璃，所述实验水玻璃的质量浓度为27％～35％；

按照体积比为1:1的比例对实验水泥浆和实验水玻璃进行混合，获取不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔；

实际使用时，对不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃进行了有限次等体积混合实验，获取不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔，实验数据如表1所示，表1中“-”表示未测此项数据。

表1

实际使用时，通过泄压分流孔19向隧洞内壁出水点主通道灌注水泥，在引流管13端记录水泥浆从隧洞内壁出水点流出的时间间隔为15分钟，即为900s，故选取水泥浆中水泥和水的质量比为0.8:1的实验水泥浆作为待灌注水泥浆，选取水玻璃质量浓度为27％的实验水玻璃作为待灌注水玻璃。

步骤606、泄压分流孔注浆堵水：根据步骤604中所述时间间隔，从步骤605中获取的不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔，选出待灌注水泥浆的质量比和待灌注水玻璃的质量浓度，在第一容器内按照选出的待灌注水泥浆的质量比制备待灌注水泥浆，在第二容器内按照选出的待灌注水玻璃的质量浓度制备待灌注水玻璃；

将第一容器和第二容器放置在双液注浆机21中，在泄压分流孔19上安装具有两个输入端和一个输出端的Y形注浆管20，Y形注浆管20的输出端安装在泄压分流孔19上，Y形注浆管20的一个输入端与所述第一容器连通，Y形注浆管20的另一个输入端与所述第二容器连通，Y形注浆管20的两个输入管的结构尺寸均相同，双液注浆机21控制第一容器中的待灌注水泥浆和第二容器中的待灌注水玻璃按照体积比为1:1的比例输入至Y形注浆管20，进而输送至泄压分流孔19对隧洞内壁出水点主通道进行注浆堵水；

步骤七、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水，过程如下：

步骤701、接触灌浆：混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板10上位于主模板通孔11的旁侧割孔，得到密实孔22，通过密实孔22对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁1之间的缝隙进一步填充密实；

步骤702、撑靴辅助支撑：操作敞开式TBM设备16，移动撑靴15，使撑靴15的撑靴外弧形板通槽15-2对准引流管13，撑靴15的撑靴外弧形板15-1对准混凝土挡墙主模板10，所述排水软管和引流管13均伸入撑靴外弧形板通槽15-2中，所述排水软管经撑靴15中的空隙延伸至非施工区域，敞开式TBM设备16控制单侧撑靴油缸提供推力，该推力通过撑靴外弧形板15-1作用于钢肋梁12，进而依次作用于混凝土挡墙主模板10和混凝土挡墙，防止混凝土挡墙位移变形；

步骤703、关闭所有闸阀，进行闭水试验；

步骤704、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水：在第一容器内按照质量比为0.4～0.6:1的比例制备待灌注水泥浆，在第二容器内对原液水玻璃加水稀释，采用婆美式浓度计测量加水稀释后的水玻璃溶液，获取待灌注水玻璃，所述待灌注水玻璃的质量浓度为20％～27％；

将第一容器和第二容器放置在双液注浆机21中，在引流管13位于泄压阀14的管段上开设倒灌孔，在倒灌孔上安装具有两个输入端和一个输出端的Y形注浆管20，Y形注浆管20的输出端安装在倒灌孔上，Y形注浆管20的一个输入端与所述第一容器连通，Y形注浆管20的另一个输入端与所述第二容器连通，Y形注浆管20的两个输入管的结构尺寸均相同，双液注浆机21控制第一容器中的待灌注水泥浆和第二容器中的待灌注水玻璃按照体积比为1:1的比例输入至Y形注浆管20，进而输送至倒灌孔倒灌至隧洞内壁出水点主通道直至堵塞整个隧洞内壁出水点主通道。

需要说明的是，当找到泄压分流孔时，预先进行实验水泥浆和实验水玻璃的混合实验，获取不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔，在灌浆时，先进行水泥预灌浆测试，记录水泥浆从隧洞内壁出水点流出的时间间隔，该时间间隔为待灌注水泥浆与待灌注水玻璃混合后的初凝时间间隔，从预先获得的不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔中查找到符合时间要求的配比作为待灌注水泥浆与待灌注水玻璃，利用双液注浆机，采用Y形注浆管对制备的待灌注水泥浆与待灌注水玻璃进行同时灌注，Y形注浆管的输出端制作时较短且直接安装在泄压分流孔，保证待灌注水泥浆与待灌注水玻璃的初凝时间间隔可靠；

当找不到泄压分流孔时，采用隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水方式，降低水泥浆的水灰比，减少水玻璃的质量浓度，保证待灌注水泥浆与待灌注水玻璃的初凝时间间隔的延长，在倒灌孔上利用双液注浆机，采用Y形注浆管对制备的待灌注水泥浆与待灌注水玻璃进行同时灌注，直至堵塞整个隧洞内壁出水点主通道。

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 (4)

1.一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定隧洞内壁出水点并对隧洞内壁出水点周边壁面进行预处理：沿隧洞长度方向在隧洞内壁(1)上寻找隧洞内壁出水点，所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角不大于35°，对所述隧洞内壁出水点的周边壁面采用环氧胶泥进行涂抹平整，并对所述隧洞内壁出水点的周边岩石裂缝小股渗流水提前封堵加固；

步骤二、隧洞内壁出水点的封堵引流，过程如下：

步骤201、利用第一止水条(3)围绕封闭所述隧洞内壁出水点，在第一止水条(3)上设置出水点封堵钢板(2)封堵所述隧洞内壁出水点，出水点封堵钢板(2)上预先开设有用于出水的封堵钢板通孔(4)和焊接在封堵钢板通孔(4)位置处用于引流的引流管(13)，引流管(13)上预留用以泄压的闸阀安装法兰；

步骤202、通过多个锚杆(5)将出水点封堵钢板(2)固定在隧洞内壁上，并在锚杆(5)与隧洞壁之间填塞锚固剂至饱满，采用双螺母预紧；

步骤203、出水点封堵钢板(2)安装完毕后，在出水点封堵钢板(2)外边缘的隧洞内壁(1)上使用电镐平口钎刻槽，得到封堵钢板边缘槽(6)，在封堵钢板边缘槽(6)内设置第二止水条，所述第二止水条通过木塞楔紧；

步骤三、支立混凝土挡墙模板，过程如下：

步骤301、在出水点封堵钢板(2)上焊接多道漏浆横撑板(7)，漏浆横撑板(7)的长度大于出水点封堵钢板(2)的宽度，且漏浆横撑板(7)的端部均伸出至第二止水条外，在漏浆横撑板(7)上开设上下贯通的贯通孔，同时在多道漏浆横撑板(7)的两侧焊接用于夹持固定多道漏浆横撑板(7)的两榀钢拱架(8)，两榀钢拱架(8)均固定在隧洞内壁(1)上，出水点封堵钢板(2)与多道漏浆横撑板(7)之间采用楔子楔紧，多道漏浆横撑板(7)周边补装锚杆(5)；

步骤302、在两榀钢拱架(8)上均焊接混凝土挡墙侧模板(9)，混凝土挡墙侧模板(9)为弧形混凝土挡墙侧模板，所述弧形混凝土挡墙侧模板的宽度与钢拱架(8)的宽度相等，所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度不小于撑靴(15)的撑靴外弧形板(15-1)的长度，在两个所述弧形混凝土挡墙侧模板之间焊接混凝土挡墙主模板(10)，混凝土挡墙主模板(10)的长度与所述弧形混凝土挡墙侧模板的长度相等，混凝土挡墙主模板(10)的底部与隧洞内壁(1)之间通过混凝土挡墙底模板密封，混凝土挡墙主模板(10)、隧洞内壁(1)、混凝土挡墙底模板和两个混凝土挡墙侧模板(9)围成可灌注混凝土的腔体，混凝土挡墙主模板(10)上开设有与引流管(13)配合的主模板通孔(11)，混凝土挡墙主模板(10)外部焊接有多道钢肋梁(12)；

步骤303、引流管(13)远离隧洞内壁(1)的一端安装有将涌水引排至非施工区域的排水软管，引流管(13)和所述排水软管连接位置处安装有泄压闸阀(14)；

步骤四、混凝土挡墙的浇筑：使用洞内拌和站拌制所需混凝土，采用软轴振捣器同步振捣，往步骤302中形成的腔体内灌注所需混凝土，同时，随着灌注时间的推进，在混凝土灌注端对混凝土先后取样不少于3次，对先后取样的混凝土进行强度测试，以获得混凝土挡墙的强度逐渐上升的数据；

步骤五、钻探泄压分流孔：混凝土挡墙等强的同时，在隧洞内壁出水点的上游钻孔，当钻孔与隧洞内壁出水点主通道连通时，该钻孔为泄压分流孔(19)，在泄压分流孔(19)孔口管外端部焊接法兰盘并安装闸阀封闭待用，执行步骤六；当钻孔与隧洞内壁出水点主通道无法连通时，该钻孔为报废孔，执行步骤七；

步骤六、泄压分流孔注浆堵水，过程如下：

步骤601、接触灌浆：混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板(10)上位于主模板通孔(11)的旁侧割孔，得到密实孔(22)，通过密实孔(22)对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁(1)之间的缝隙进一步填充密实；

步骤602、撑靴辅助支撑：操作敞开式TBM设备(16)，移动撑靴(15)，使撑靴(15)的撑靴外弧形板通槽(15-2)对准引流管(13)，撑靴(15)的撑靴外弧形板(15-1)对准混凝土挡墙主模板(10)，所述排水软管和引流管(13)均伸入撑靴外弧形板通槽(15-2)中，所述排水软管经撑靴(15)中的空隙延伸至非施工区域，敞开式TBM设备(16)控制单侧撑靴油缸提供推力，该推力通过撑靴外弧形板(15-1)作用于钢肋梁(12)，进而依次作用于混凝土挡墙主模板(10)和混凝土挡墙，防止混凝土挡墙位移变形；

步骤603、关闭所有闸阀，进行闭水试验；

步骤604、水泥预灌浆测试：待闭水试验结束后，打开所有闸阀，通过泄压分流孔(19)向隧洞内壁出水点主通道灌注水泥，在引流管(13)端记录水泥浆从隧洞内壁出水点流出的时间间隔，该时间间隔为待灌注水泥浆与待灌注水玻璃混合后的初凝时间间隔；

步骤605、测试实验水泥浆和实验水玻璃的初凝时间间隔：按照质量比为(0.8～2):1的比例制备实验水泥浆，对原液水玻璃加水稀释，采用婆美式浓度计测量加水稀释后的水玻璃溶液，获取实验水玻璃，所述实验水玻璃的质量浓度为27％～35％；

按照体积比为1:1的比例对实验水泥浆和实验水玻璃进行混合，获取不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔；

步骤606、泄压分流孔注浆堵水：根据步骤604中所述时间间隔，从步骤605中获取的不同质量比的实验水泥浆和不同质量浓度的实验水玻璃混合的初凝时间间隔，选出待灌注水泥浆的质量比和待灌注水玻璃的质量浓度，在第一容器内按照选出的待灌注水泥浆的质量比制备待灌注水泥浆，在第二容器内按照选出的待灌注水玻璃的质量浓度制备待灌注水玻璃；

将第一容器和第二容器放置在双液注浆机(21)中，在泄压分流孔(19)上安装具有两个输入端和一个输出端的Y形注浆管(20)，Y形注浆管(20)的输出端安装在泄压分流孔(19)上，Y形注浆管(20)的一个输入端与所述第一容器连通，Y形注浆管(20)的另一个输入端与所述第二容器连通，Y形注浆管(20)的两个输入管的结构尺寸均相同，双液注浆机(21)控制第一容器中的待灌注水泥浆和第二容器中的待灌注水玻璃按照体积比为1:1的比例输入至Y形注浆管(20)，进而输送至泄压分流孔(19)对隧洞内壁出水点主通道进行注浆堵水；

步骤七、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水，过程如下：

步骤701、接触灌浆：混凝土挡墙的强度达到设计强度后，在混凝土挡墙主模板(10)上位于主模板通孔(11)的旁侧割孔，得到密实孔(22)，通过密实孔(22)对混凝土挡墙采用油溶性聚氨酯进行接触灌浆，将混凝土挡墙与隧洞内壁(1)之间的缝隙进一步填充密实；

步骤702、撑靴辅助支撑：操作敞开式TBM设备(16)，移动撑靴(15)，使撑靴(15)的撑靴外弧形板通槽(15-2)对准引流管(13)，撑靴(15)的撑靴外弧形板(15-1)对准混凝土挡墙主模板(10)，所述排水软管和引流管(13)均伸入撑靴外弧形板通槽(15-2)中，所述排水软管经撑靴(15)中的空隙延伸至非施工区域，敞开式TBM设备(16)控制单侧撑靴油缸提供推力，该推力通过撑靴外弧形板(15-1)作用于钢肋梁(12)，进而依次作用于混凝土挡墙主模板(10)和混凝土挡墙，防止混凝土挡墙位移变形；

步骤703、关闭所有闸阀，进行闭水试验；

步骤704、隧洞内壁出水点倒灌注浆堵水：在第一容器内按照质量比为(0.4～0.6):1的比例制备待灌注水泥浆，在第二容器内对原液水玻璃加水稀释，采用婆美式浓度计测量加水稀释后的水玻璃溶液，获取待灌注水玻璃，所述待灌注水玻璃的质量浓度为20％～27％；

将第一容器和第二容器放置在双液注浆机(21)中，在引流管(13)位于泄压阀(14)的管段上开设倒灌孔，在倒灌孔上安装具有两个输入端和一个输出端的Y形注浆管(20)，Y形注浆管(20)的输出端安装在倒灌孔上，Y形注浆管(20)的一个输入端与所述第一容器连通，Y形注浆管(20)的另一个输入端与所述第二容器连通，Y形注浆管(20)的两个输入管的结构尺寸均相同，双液注浆机(21)控制第一容器中的待灌注水泥浆和第二容器中的待灌注水玻璃按照体积比为1:1的比例输入至Y形注浆管(20)，进而输送至倒灌孔倒灌至隧洞内壁出水点主通道直至堵塞整个隧洞内壁出水点主通道。

2.按照权利要求1所述的一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于：步骤一中，当所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角位于30°～35°范围内，且所述隧洞内壁出水点的高度大于隧洞高度的一半时，对撑靴(15)的撑靴外弧形板(15-1)的上端进行延伸，将弧形延伸板(17)焊接在撑靴外弧形板(15-1)的上端，使弧形延伸板(17)的外弧面和撑靴外弧形板(15-1)的外弧面位于同一圆弧面上，弧形延伸板(17)的内侧面通过斜撑(18)与撑靴(15)的外框架连接；

当所述隧洞内壁出水点和该隧洞内壁出水点所在断面中心点之间的连线与水平面的夹角位于30°～35°范围内，且所述隧洞内壁出水点的高度小于隧洞高度的一半时，对撑靴(15)的撑靴外弧形板(15-1)的下端进行延伸，将弧形延伸板(17)焊接在撑靴外弧形板(15-1)的下端，使弧形延伸板(17)的外弧面和撑靴外弧形板(15-1)的外弧面位于同一圆弧面上，弧形延伸板(17)的内侧面通过斜撑(18)与撑靴(15)的外框架连接。

3.按照权利要求1所述的一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于：所述第一止水条(3)和所述第二止水条均为遇水膨胀止水条。

4.按照权利要求1所述的一种敞开式TBM撑靴辅助顶压减流隧洞堵水方法，其特征在于：所述敞开式TBM设备(16)控制单侧撑靴油缸提供推力的范围为0～19000kN。