CN109989758B - 一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施 - Google Patents

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Abstract

一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施,包括以下步骤,第一步:矩形隧道掘进方向油桶注水加载;第二步:矩形隧道掘进方向钻孔注水;第三步:矩形隧道掘进方向向下预制混泥土挡土块;第四步:间隔注浆。采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:通过钻孔注水、不间断加注减摩泥浆等措施,使得矩形盾构机在掘进过程中的出现的背土现象减小到最低。使用了能排出顶部的松土的矩形盾构机,不会在矩形盾构机、顶管机、环管节的顶部形成坚硬土层,从根本上解决了背土问题。

Description

一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施
技术领域
本发明涉及一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施。
背景技术
目前,国内外使用的各种隧道掘进机(包括盾构机和顶管机)在施工中均 存在不同程度的背土现象。即由于泥土的粘性以及巨大的压力下,泥土紧粘在盾构机的外部,使泥土与机器无法脱离,而跟随机器一同前进,会导致周围土层严重扰动,引起地表隆起或塌陷,严重影响周围环境。
由于形状原因,圆形盾构机并不容易产生背土效应,但大截面矩形盾构机或者类似的矩形掘进机,则由于矩形盾构机的上壳背面积较大且呈平面形状,很容易在矩形盾构机的上壳的背部产生背土效应。
现有施工技术中一般都采用注减摩浆液的方法来减少背土效应,其缺点是当矩形截面越来越大的情况下,由于浆液流动的不可靠性,致使盾构机的背部和周围无法形成浆液润滑隔膜,从而导致背土现象产生。
发明内容
本发明提供一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施,矩形隧道的掘进方向依次设置钻孔注水、不间断加注减摩泥浆等措施,使得矩形盾构机在掘进过程中的出现的背土现象减小到最低。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案如下:
一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施,包括以下步骤,第一步:矩形隧道掘进方向油桶注水加载;第二步:矩形隧道掘进方向钻孔注水;第三步:矩形隧道掘进方向向下预制混泥土挡土块;第四步:间隔注浆。
第一步具体为:在顶管机前方4米范围内,放置18个注水油桶,单个油桶体积为200L,总重量为3.6t。
第二步具体为:测量人员将顶管机范围布置梅花形钻孔点,间距1000*1000mm;施工人员按照布点位置,使用φ40mm的洛阳铲配合风钻将其每个点掏孔,掏孔深度为地面至顶管机顶部,高度为3500mm;截取φ32mm的导管41根,长度为3500—4000mm,植入掏孔位置,保证管路紧贴顶管机顶部,将水灌入导管内,每个孔注入量方式为在半个小时内加注5L水。
第四步具体为:顶管机停机过程中每隔30min,间隔注入3~5分钟减摩泥浆。
在掘进中使用如下的矩形盾构机:矩形盾构机包括前车体、后车体,前车体的前部的轮廓为隧道轮廓的拓展装置,其包括侧轮廓与顶轮廓,拓展装置后侧为刀盘墙,刀盘墙上固定多个刀盘,前车体的顶板上开始前低后高的凹陷区,凹陷区内设有传动带,传动带不高于前车体的顶轮廓高度,其两端分别固定主动轴、从动轴,主动轴、从动轴固定在前车体上,在顶轮廓、刀盘墙交界处设有通道,该通道连通凹陷区与刀盘所在的区域。
矩形盾构机的通道从左到右是不连续的,通道内设有多个支撑部,支撑部连接顶板与顶轮廓。
矩形盾构机的两侧传动带之间设有多个支撑轴。
矩形盾构机的传动带的外表面设有凸起。
采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:通过钻孔注水、不间断加注减摩泥浆等措施,使得矩形盾构机在掘进过程中的出现的背土现象减小到最低。
使用了能排出顶部的松土的矩形盾构机,不会在矩形盾构机、顶管机、环管节的顶部形成坚硬土层,从根本上解决了背土问题。
附图说明
图1为本发明中矩形盾构机的示意图。
图2为图1中凹陷区的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明:
一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施,包括以下步骤:
第一步:矩形隧道掘进方向油桶注水加载;
第二步:矩形隧道掘进方向钻孔注水;
第三步:矩形隧道掘进方向向下预制混泥土挡土块;
第四步:间隔注浆。
其中,油桶注水加载具体为:在顶管机前方4米范围内,放置18个注水油桶,单个油桶体积为200L,总重量为3.6t,目的为地面加载。
其中,取孔注水具体为:测量人员将顶管机范围布置梅花形钻孔点,间距1000*1000mm;施工人员按照布点位置,使用洛阳铲(φ40mm)配合风钻将其每个点掏孔,掏孔深度为地面至顶管机顶部,高度为3500mm;截取导管(φ32mm)41根,长度为3500—4000mm(因导管需高出地面300mm方便灌水,根据现场高差确定),植入掏孔位置,保证管路紧贴顶管机顶部,将水灌入导管内,每个孔注入量方式为在半个小时内加注5L水。
其中,不间断注浆具体为:顶管机停机过程中每隔30min,间隔注入3~5分钟减摩泥浆。
后研究发现,矩形盾构机的顶部、顶管机顶部、环管节顶部的背土产生的原因为:在矩形盾构机掘进的过程中,在期最前端的外轮廓在土层中拓展隧道轮廓时,外轮廓会将土层变得松弛,周围松弛的土层会沿着矩形盾构机的侧面落下来,而矩形盾构机的顶部的松弛土层会留在上面,随着矩形盾构机不断前进,松弛土层又被压实而变得坚硬,该坚硬土层可以停留在形盾构机的顶部、顶管机顶部、环管节顶部任意位置,它们会摩擦到隧道顶部的土层变得松弛,这样,会使原来顶部的坚硬土层向滚雪球一样越来越大,形成恶性循环,甚至隆土等危险情况。
即使使用上述方法,也不能完全解决,为此,在掘进中使用如下的矩形盾构机:
如图1-2,一种矩形盾构机,包括前车体10、后车体20,前车体10的前部的轮廓为隧道轮廓的拓展装置,其包括侧轮廓11与顶轮廓16,拓展装置后侧为刀盘墙12,刀盘墙12上固定多个刀盘13。
前车体10的顶板14上开始前低后高的凹陷区15,凹陷区15内设有传动带30,传动带30不高于前车体10的顶轮廓高度,其两端分别固定主动轴32、从动轴31,主动轴32、从动轴31固定在前车体10上,在顶轮廓16、刀盘墙12交界处设有通道34,该通道34连通凹陷区15与刀盘13所在的区域。
为了保持顶板14对顶轮廓16的支撑力,通道34从左到右是间断的,通道34内设有多个支撑部(图中没有画出),支撑部连接顶板14与顶轮廓16。
为了防止上层的传动带30塌陷,两侧传动带30之间设有多个支撑轴33。
为了加大于松土层的摩擦,传动带30的外表面设有凸起35。
当矩形盾构机外轮廓(参见附图标记16、11)在土层中拓展隧道轮廓时,顶轮廓16上产生的松土层随着矩形盾构机的前进会落在凹陷区15内,通过传动带30的带动从通道34流出,与刀盘13打掉的松土一起被带出,不会在矩形盾构机、顶管机、环管节的顶部形成坚硬土层,从根本上解决了背土问题。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施,包括以下步骤,其特征在于:
第一步:矩形隧道掘进方向油桶注水加载;
第二步:矩形隧道掘进方向钻孔注水;
第三步:矩形隧道掘进方向向下预制混泥土挡土块;
第四步:间隔注浆;
在掘进中使用如下的矩形盾构机:
矩形盾构机包括前车体、后车体,前车体的前部的轮廓为隧道轮廓的拓展装置,其包括侧轮廓与顶轮廓,拓展装置后侧为刀盘墙,刀盘墙上固定多个刀盘,前车体的顶板上开始前低后高的凹陷区,凹陷区内设有传动带,传动带不高于前车体的顶轮廓高度,其两端分别固定主动轴、从动轴,主动轴、从动轴固定在前车体上,在顶轮廓、刀盘墙交界处设有通道,该通道连通凹陷区与刀盘所在的区域。
2.如权利要求1所述的用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施 ,其特征在于:第一步具体为:在顶管机前方4米范围内,放置18个注水油桶,单个油桶体积为200L,总重量为3.6t。
3.如权利要求1所述的用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施 ,其特征在于:第二步具体为:测量人员将顶管机范围布置梅花形钻孔点,间距1000*1000mm;施工人员按照布点位置,使用φ40mm的洛阳铲配合风钻将其每个点掏孔,掏孔深度为地面至顶管机顶部,高度为3500mm;截取φ32mm的导管41根,长度为3500—4000mm,植入掏孔位置,保证管路紧贴顶管机顶部,将水灌入导管内,每个孔注入量方式为在半个小时内加注5L水。
4.如权利要求1所述的用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施 ,其特征在于:矩形盾构机的通道从左到右是不连续的,通道内设有多个支撑部,支撑部连接顶板与顶轮廓。
5.如权利要求1所述的用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施 ,其特征在于:矩形盾构机的两侧传动带之间设有多个支撑轴。
6.如权利要求1所述的用于矩形隧道薄覆土防背土减阻措施 ,其特征在于:矩形盾构机的传动带的外表面设有凸起。
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