CN110056361A - 一种超深地层盾构进出洞加固方法 - Google Patents

一种超深地层盾构进出洞加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超深地层盾构进出洞加固方法，包括以下步骤：1)施工准备、2)始发井进洞口加固施工、3)接收井出洞口加固施工、4)注浆施工、5)防水施工和6)钻孔设备拆除。本发明的加固方法步骤简单，不仅提高了进出洞口的加固效率，简化加工工艺步骤，而且大大提高了加固的质量，施工难度和施工成本降低，能满足不同深度隧道的盾构加工。

Description

一种超深地层盾构进出洞加固方法
技术领域
本发明涉及一种超深地层盾构进出洞加固方法。
背景技术
盾构进出洞工序是盾构法建设隧道的关键工序，该工序施工技术的优劣直接影响到盾构工程施工的成败。因此，为了保证盾构进出洞时的安全性，防止洞门土体涌入竖井内，防止洞口周围突水、涌砂及盾构进出洞时上抬或下沉，必须对洞体进行加固。
目前最常用的盾构进出洞加固方法有高压旋喷法和冻结法，在地层较差时，多采用冻结法，其施工难度和施工成本高，工期长；在一些地层相对较好的地方一般采用高压旋喷法，运用该方法需要从地表向深部地层进行注浆加固，要求地表有加固的施工条件，当隧道埋深较大时旋喷法也会失效。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种超深地层盾构进出洞加固方法的技术方案，不仅提高了进出洞口的加固效率，简化加工工艺步骤，而且大大提高了加固的质量，施工难度和施工成本降低，能满足不同深度隧道的盾构加工。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于包括以下步骤：
1)施工准备
a、首先根据设计要求准备相应的施工机具和和材料，并检查机具设备的工作状态块；
b、然后对始发井和接收井的内部进行清理，并通过夯实机对始发井和接收井的内壁和底面进行整平处理，去除内壁和底面上的凸出石；
c、接着在始发井的进洞口和接收井的出洞口侧面上根据图纸的设计要求划设洞口的范围及高度位置，并做上标记，并在相应的侧面上划设施工区域，沿着施工区域堆砌砖块，预留进洞口和出洞口的面积；
d、最后沿着进洞口或出洞口相对的侧面上开设凹槽，使凹槽的竖直端面至进洞口或出洞口的水平距离大于进洞口或出洞口的加固深度；
2)始发井进洞口加固施工
a、首先通过吊装机将准备好的基板竖直吊装至始发井内，当基板的下端接近凹槽时，使基板趋于水平位置，直至整个基板水平下放至始发井的底面上，将基板与始发井的进洞口侧面保持垂直，并将基板固定在始发井的底面上；
b、然后在地面上将支撑机构进行拼接组装，并将旋转机构通过转轴安装在支撑机构上，保证旋转机构在支撑机构上围绕转轴定轴旋转，转轴的一端连接有第二电机，转轴的另一端连接有间歇机构，第二电机和间歇机构均固定安装在支撑机构上，再根据施工要求选择相应个数的伸缩组件，使伸缩组件对称安装在旋转机构的侧面上，沿着各个伸缩组件的端部分别安装钻孔机构，使钻孔机构对称安装在旋转机构的两侧，保证钻孔的平衡稳定；
c、接着根据进洞口的尺寸大小选择合适的定位机构，将定位机构固定安装在进洞口的侧面上，待定位机构安装结束后，根据进洞口的加固深度和土质选取相应长度的传动轴和钻头，将钻头通过传动轴安装在钻孔机构上，传动轴贯穿定位机构，并通过定位机构进行水平定位，使钻头沿着水平方向钻入相应的注浆孔内；
d、待钻孔设备拼接结束后，先启动吊装机，将支撑机构、旋转机构和钻孔机构吊运至始发井内，并将支撑机构与基板进行连接，再通过吊装机将定位机构吊运至始发井靠近进洞口的一侧，待定位机构与设定位置完全配合后通过紧固螺栓将定位机构固定在进洞口的侧壁上，接着将钻孔机构上的传动轴贯穿定位机构，使钻头限位在相应的注浆孔端部；
e、启动钻孔机构，通过相互平行安装的钻头对注浆孔进行打孔，同时使支撑机构沿着基板的顶面沿水平方向移动，直至钻头钻入至设定的深度位置，待相对的一组注浆孔初步钻取后，退出传动轴和钻头，转松紧固螺杆，将定位机构顺时针或逆时针旋转设定的角度，再拧紧紧固螺钉，进行下一组注浆孔的钻取，直至设定的注浆孔初步钻取完毕；
f、待所有的注浆孔初步钻取完毕后，将传动杆更换成与注浆孔设定尺寸相匹配的钻杆，同时取下定位机构，通过支撑机构将钻杆的端部插入注浆孔，驱动钻孔机构，水平移动支撑机构，使钻杆沿着注浆孔一次钻取，进行下一组注浆孔钻取时，启动第二电机带动旋转机构和钻孔机构旋转至相应的注浆孔位置，间歇机构将旋转机构和钻孔机构进行定位固定，循环上述步骤直至所有的注浆孔钻取完毕；
g、最后取下钻杆，并清理接收井，通过支撑机构将旋转机构和钻孔机构移动至另一端；
3)接收井出洞口加固施工
a、首先通过吊装机将准备好的基板竖直吊装至接收井内，当基板的下端接近凹槽时，使基板趋于水平位置，直至整个基板水平下放至接收井的底面上，将基板与接收井的出洞口侧面保持垂直，并将基板固定在接收井的底面上；
b、然后在地面上将支撑机构进行拼接组装，并将旋转机构通过转轴安装在支撑机构上，保证旋转机构在支撑机构上围绕转轴定轴旋转，转轴的一端连接有第二电机，转轴的另一端连接有间歇机构，第二电机和间歇机构均固定安装在支撑机构上，再根据施工要求选择相应个数的伸缩组件，使伸缩组件对称安装在旋转机构的侧面上，沿着各个伸缩组件的端部分别安装钻孔机构，使钻孔机构对称安装在旋转机构的两侧，保证钻孔的平衡稳定；
c、接着根据进洞口的尺寸大小选择合适的定位机构，将定位机构固定安装在出洞口的侧面上，待定位机构安装结束后，根据出洞口的加固深度和土质选取相应长度的传动轴和钻头，将钻头通过传动轴安装在钻孔机构上，传动轴贯穿定位机构，并通过定位机构进行水平定位，使钻头沿着水平方向钻入相应的注浆孔内；
d、待钻孔设备拼接结束后，先启动吊装机，将支撑机构、旋转机构和钻孔机构吊运至接收井内，并将支撑机构与基板进行连接，再通过吊装机将定位机构吊运至接收井靠近出洞口的一侧，待定位机构与设定位置完全配合后通过紧固螺栓将定位机构固定在出洞口的侧壁上，接着将钻孔机构上的传动轴贯穿定位机构，使钻头限位在相应的注浆孔端部；
e、启动钻孔机构，通过相互平行安装的钻头对注浆孔进行打孔，同时使支撑机构沿着基板的顶面沿水平方向移动，直至钻头钻入至设定的深度位置，待相对的一组注浆孔初步钻取后，退出传动轴和钻头，转松紧固螺杆，将定位机构顺时针或逆时针旋转设定的角度，再拧紧紧固螺钉，进行下一组注浆孔的钻取，直至设定的注浆孔初步钻取完毕；
f、待所有的注浆孔初步钻取完毕后，将传动杆更换成与注浆孔设定尺寸相匹配的钻杆，同时取下定位机构，通过支撑机构将钻杆的端部插入注浆孔，驱动钻孔机构，水平移动支撑机构，使钻杆沿着注浆孔一次钻取，进行下一组注浆孔钻取时，启动第二电机带动旋转机构和钻孔机构旋转至相应的注浆孔位置，间歇机构将旋转机构和钻孔机构进行定位固定，循环上述步骤直至所有的注浆孔钻取完毕；
g、最后取下钻杆，并清理接收井，通过支撑机构将旋转机构和钻孔机构移动至另一端；
4)注浆施工
a、首先在进洞口和出洞口的注浆孔内均安装长度相等的钢筋，在钢筋的上表面放置注浆管，将注浆管的外端预留10～15cm，并将注浆管的端口与混合器进行密封连接，再将混合器通过导管连接注浆泵，将注浆泵与搅拌机进行密封连接；
b、然后通过搅拌机搅拌所需的混凝土，并通过注浆管将混凝土输送至各个注浆孔内，在连续注浆的同时将注浆管稳定向外拉动，直至整个注浆孔浇注完毕；
c、接着在注浆孔的外侧端部用支护板进行密封固定，待混凝土达到设定强度后，拆除支护板；
5)防水施工
a、待注浆施工结束后，先沿着进洞口和出洞口的端面确定防水层的位置，并在注浆孔与盾构机穿孔的圆周面之间确定防水层的厚度；
b、然后在钻孔机构上安装与防水层厚度相等直径的钻杆，将钻杆在进洞口和出洞口处钻取预定孔；
c、接着通过支撑机构带动钻杆沿水平方向移动，直至钻杆钻至设定的深度，此时启动第二电机，带动相互对称的两个钻杆做圆周运动，直至整个防水层开设完毕，并保留底部的粘土，即钻孔机构转动至第二支撑板的两个极限位置；
d、最后在防水层内安装雨水膨胀橡胶，并在进洞口和出洞口的端部安装止水条；
6)钻孔设备拆除
将始发井和接收井内的钻孔设备依次拆除，并将零部件进行清洗养护。
通过上述方法对始发井和接收井上的进洞口和出洞口进行加固处理，不仅提高了进出洞口的加固效率，简化加工工艺步骤，而且大大提高了加固的质量，施工难度和施工成本降低，能满足不同深度隧道的盾构加工。
进一步，步骤2)和步骤3)中的基板的内部设置有第一电机和螺杆，第一电机和定位块固定连接在基板的内部两端，第一电机通过螺杆连接定位块，基板的顶面上设置有限位槽，限位槽位于螺杆的正上方，通过第一电机带动螺杆旋转，进而可以带动支撑机构沿着限位槽水平来回移动，实现钻头或钻杆的钻进或退出。
进一步，步骤2)和步骤3)中的支撑机构包括水平移动板、第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板固定连接在水平移动板的顶面上，且第一支撑板与第二支撑板相互平行，第一支撑板的两侧通过加强杆固定连接水平移动板，第一支撑板的侧面上设置有台板，水平移动板的底面上设置有助推块，水平移动板的两侧对称设置有滚轮，第一支撑板和第二支撑板可以对旋转机构起到支撑定位的作用，防止在进行钻孔时发生晃动而影响钻孔的精度和质量，在钻孔时通过助推块的移动，进一步带动整个支撑机构水平移动，使各个钻孔机构上的传动轴和钻头同步进行钻孔，不仅可以有效保证各个钻头保持水平钻进，而且可以提高钻孔的效率，滚轮可以对水平移动板起到支撑的作用，减小水平移动板与基板之间的摩擦力，加强杆提高了第一支撑板与水平移动板之间连接的稳定性和可靠性，台板可以将第二电机进行固定，提高旋转机构旋转时的稳定性。
进一步，步骤2)和步骤3)中的旋转机构包括滚筒和伸缩机构，滚筒的外圆周侧面上均匀设置有两组定位孔，伸缩机构连接定位孔，伸缩机构包括固定杆和移动杆，固定杆固定连接在定位孔内，移动杆的一端移动连接在固定杆内，移动杆的另一端固定连接钻孔机构，固定杆的侧面上设置有滑槽，通过锁紧螺钉穿过滑槽实现移动杆与固定杆的固定连接，伸缩机构可以根据实际施工的需要选择相应的个数，伸缩机构的个数为偶数，便于对称设置，提高钻孔时的稳定性，固定杆和移动杆的设计，可以调节钻孔机构与滚筒之间的间距，满足不同直径大小盾构加工的需要，提高了钻孔设备的实用性和灵活性，移动杆可以沿着滑槽移动，并通过锁紧螺钉进行固定连接，提高了连接时的稳定性。
进一步，步骤2)和步骤3)中的间歇机构包括棘轮和棘爪，棘轮转动连接在转轴的端部，棘爪转动连接在第二支撑板上，棘爪与棘轮相匹配，第二支撑板上设置有挡块，挡块通过弹簧连接棘爪，通过棘轮和棘爪的设计可以等间距调整钻孔机构旋转的角度，满足对进出洞口的打孔，提高加固的效果，弹簧可以使棘爪沿着棘轮的外圆周侧面移动，实现对棘轮的等距离卡紧。
进一步，步骤2)和步骤3)中的钻孔机构包括支撑台和第三电机，支撑台的顶面上平行设置有两个下卡块，第三电机通过上卡块固定连接在两个下卡块上，第三电机上设置有套筒，套筒内设置有联轴器，联轴器通过传动轴连接钻头，上卡块和下卡块提高了第三电机与支撑台之间连接的强度和稳定性，套筒可以减小联轴器的晃动，并通过传动轴带动钻头旋转，实现钻孔加工。
进一步，钻头的外圆周侧面上均匀设置有破碎针，破碎针可以对不同的土质进行钻孔，提高了钻孔设备的工作效率，缩短加固工期。
进一步，步骤2)和步骤3)中的定位机构包括吊环和定位环，吊环位于定位环的中心处，吊环通过连杆固定连接定位环，吊环上设置有通孔，定位环上等间距交错设置有定位筒和安装孔，吊环可以起到中心支撑锁定的作用，并通过连杆提高与定位环之间连接的稳定性和强度，防止在进行钻孔时由于定位环发生偏移而影响最终的打孔精度，安装孔提高了定位环与始发井或接收井侧壁之间的连接强度，定位筒可以对传动轴起到水平支撑限位的作用，防止传动轴在工作时发生较大的波动而影响钻孔精度。
进一步，定位环的外圆周侧面上设置有刻度，刻度的设计可以保证定位环旋转时保持相等的距离，实现对加工面均匀布设注浆孔。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、通过本发明方法对始发井和接收井上的进洞口和出洞口进行加固处理，不仅提高了进出洞口的加固效率，简化加工工艺步骤，而且大大提高了加固的质量，施工难度和施工成本降低，能满足不同深度隧道的盾构加工。
2、在钻孔时通过助推块的移动，进一步带动整个支撑机构水平移动，使各个钻孔机构上的传动轴和钻头同步进行钻孔，不仅可以有效保证各个钻头保持水平钻进，而且可以提高钻孔的效率，防止在进行钻孔时发生晃动而影响钻孔的精度和质量。
3、伸缩机构可以根据实际施工的需要选择相应的个数，伸缩机构的个数为偶数，便于对称设置，提高钻孔时的稳定性，固定杆和移动杆的设计，可以调节钻孔机构与滚筒之间的间距，满足不同直径大小盾构加工的需要，提高了钻孔设备的实用性和灵活性。
4、通过棘轮和棘爪的设计可以等间距调整钻孔机构旋转的角度，满足对进出洞口的打孔，提高加固的效果，弹簧可以使棘爪沿着棘轮的外圆周侧面移动，实现对棘轮的等距离卡紧。
5、吊环可以起到中心支撑锁定的作用，并通过连杆提高与定位环之间连接的稳定性和强度，防止在进行钻孔时由于定位环发生偏移而影响最终的打孔精度，安装孔提高了定位环与始发井或接收井侧壁之间的连接强度，定位筒可以对传动轴起到水平支撑限位的作用，防止传动轴在工作时发生较大的波动而影响钻孔精度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种超深地层盾构进出洞加固方法中钻孔设备的结构示意图；
图2为本发明中旋转机构与支撑机构之间的连接示意图；
图3为本发明中间歇机构的结构示意图；
图4为本发明中钻孔机构的结构示意图；
图5为本发明中钻头的结构示意图；
图6为本发明中定位机构的结构示意图；
图7为实施例1中钻孔机构与旋转机构之间的连接示意图；
图8为实施例2中钻孔机构与旋转机构之间的连接示意图。
图中：1-基板；2-支撑机构；3-旋转机构；4-钻孔机构；5-定位机构；6-第一电机；7-定位块；8-螺杆；9-助推块；10-间歇机构；11-水平移动板；12-第一支撑板；13-第二支撑板；14-加强杆；15-滚轮；16-滚筒；17-转轴；18-台板；19-第二电机；20-定位孔；21-固定杆；22-移动杆；23-滑槽；24-锁紧螺钉；25-棘轮；26-棘爪；27-挡块；28-弹簧；29-支撑台；30-第三电机；31-下卡块；32-上卡块；33-套筒；34-联轴器；35-传动轴；36-钻头；37-破碎针；38-吊环；39-连杆；40-通孔；41-定位筒；42-安装孔；43-定位环。
具体实施方式
本发明一种超深地层盾构进出洞加固方法，包括以下步骤：
1)施工准备
a、首先根据设计要求准备相应的施工机具和和材料，并检查机具设备的工作状态块；
b、然后对始发井和接收井的内部进行清理，并通过夯实机对始发井和接收井的内壁和底面进行整平处理，去除内壁和底面上的凸出石；
c、接着在始发井的进洞口和接收井的出洞口侧面上根据图纸的设计要求划设洞口的范围及高度位置，并做上标记，并在相应的侧面上划设施工区域，沿着施工区域堆砌砖块，预留进洞口和出洞口的面积；
d、最后沿着进洞口或出洞口相对的侧面上开设凹槽，使凹槽的竖直端面至进洞口或出洞口的水平距离大于进洞口或出洞口的加固深度；
2)始发井进洞口加固施工
a、首先通过吊装机将准备好的基板1竖直吊装至始发井内，当基板1的下端接近凹槽时，使基板1趋于水平位置，直至整个基板1水平下放至始发井的底面上，将基板1与始发井的进洞口侧面保持垂直，并将基板1固定在始发井的底面上；
b、然后在地面上将支撑机构2进行拼接组装，并将旋转机构3通过转轴17安装在支撑机构2上，保证旋转机构3在支撑机构2上围绕转轴17定轴旋转，转轴17的一端连接有第二电机19，转轴17的另一端连接有间歇机构10，第二电机19和间歇机构10均固定安装在支撑机构2上，再根据施工要求选择相应个数的伸缩组件，使伸缩组件对称安装在旋转机构3的侧面上，沿着各个伸缩组件的端部分别安装钻孔机构4，使钻孔机构4对称安装在旋转机构3的两侧，保证钻孔的平衡稳定；
c、接着根据进洞口的尺寸大小选择合适的定位机构5，将定位机构5固定安装在进洞口的侧面上，待定位机构5安装结束后，根据进洞口的加固深度和土质选取相应长度的传动轴35和钻头36，将钻头36通过传动轴35安装在钻孔机构4上，传动轴35贯穿定位机构5，并通过定位机构5进行水平定位，使钻头36沿着水平方向钻入相应的注浆孔内；
d、待钻孔设备拼接结束后，先启动吊装机，将支撑机构2、旋转机构3和钻孔机构4吊运至始发井内，并将支撑机构2与基板1进行连接，再通过吊装机将定位机构5吊运至始发井靠近进洞口的一侧，待定位机构5与设定位置完全配合后通过紧固螺栓将定位机构5固定在进洞口的侧壁上，接着将钻孔机构4上的传动轴35贯穿定位机构5，使钻头36限位在相应的注浆孔端部；
e、启动钻孔机构4，通过相互平行安装的钻头36对注浆孔进行打孔，同时使支撑机构2沿着基板1的顶面沿水平方向移动，直至钻头36钻入至设定的深度位置，待相对的一组注浆孔初步钻取后，退出传动轴35和钻头36，转松紧固螺杆8，将定位机构5顺时针或逆时针旋转设定的角度，再拧紧紧固螺钉，进行下一组注浆孔的钻取，直至设定的注浆孔初步钻取完毕；
f、待所有的注浆孔初步钻取完毕后，将传动杆更换成与注浆孔设定尺寸相匹配的钻杆，同时取下定位机构5，通过支撑机构2将钻杆的端部插入注浆孔，驱动钻孔机构4，水平移动支撑机构2，使钻杆沿着注浆孔一次钻取，进行下一组注浆孔钻取时，启动第二电机19带动旋转机构3和钻孔机构4旋转至相应的注浆孔位置，间歇机构10将旋转机构3和钻孔机构4进行定位固定，循环上述步骤直至所有的注浆孔钻取完毕；
g、最后取下钻杆，并清理接收井，通过支撑机构2将旋转机构3和钻孔机构4移动至另一端；
3)接收井出洞口加固施工
a、首先通过吊装机将准备好的基板1竖直吊装至接收井内，当基板1的下端接近凹槽时，使基板1趋于水平位置，直至整个基板1水平下放至接收井的底面上，将基板1与接收井的出洞口侧面保持垂直，并将基板1固定在接收井的底面上；
b、然后在地面上将支撑机构2进行拼接组装，并将旋转机构3通过转轴17安装在支撑机构2上，保证旋转机构3在支撑机构2上围绕转轴17定轴旋转，转轴17的一端连接有第二电机19，转轴17的另一端连接有间歇机构10，第二电机19和间歇机构10均固定安装在支撑机构2上，再根据施工要求选择相应个数的伸缩组件，使伸缩组件对称安装在旋转机构3的侧面上，沿着各个伸缩组件的端部分别安装钻孔机构4，使钻孔机构4对称安装在旋转机构3的两侧，保证钻孔的平衡稳定；
c、接着根据进洞口的尺寸大小选择合适的定位机构5，将定位机构5固定安装在出洞口的侧面上，待定位机构5安装结束后，根据出洞口的加固深度和土质选取相应长度的传动轴35和钻头36，将钻头36通过传动轴35安装在钻孔机构4上，传动轴35贯穿定位机构5，并通过定位机构5进行水平定位，使钻头36沿着水平方向钻入相应的注浆孔内；
d、待钻孔设备拼接结束后，先启动吊装机，将支撑机构2、旋转机构3和钻孔机构4吊运至接收井内，并将支撑机构2与基板1进行连接，再通过吊装机将定位机构5吊运至接收井靠近出洞口的一侧，待定位机构5与设定位置完全配合后通过紧固螺栓将定位机构5固定在出洞口的侧壁上，接着将钻孔机构4上的传动轴35贯穿定位机构5，使钻头36限位在相应的注浆孔端部；
e、启动钻孔机构4，通过相互平行安装的钻头36对注浆孔进行打孔，同时使支撑机构2沿着基板1的顶面沿水平方向移动，直至钻头36钻入至设定的深度位置，待相对的一组注浆孔初步钻取后，退出传动轴35和钻头36，转松紧固螺杆8，将定位机构5顺时针或逆时针旋转设定的角度，再拧紧紧固螺钉，进行下一组注浆孔的钻取，直至设定的注浆孔初步钻取完毕；
f、待所有的注浆孔初步钻取完毕后，将传动杆更换成与注浆孔设定尺寸相匹配的钻杆，同时取下定位机构5，通过支撑机构2将钻杆的端部插入注浆孔，驱动钻孔机构4，水平移动支撑机构2，使钻杆沿着注浆孔一次钻取，进行下一组注浆孔钻取时，启动第二电机19带动旋转机构3和钻孔机构4旋转至相应的注浆孔位置，间歇机构10将旋转机构3和钻孔机构4进行定位固定，循环上述步骤直至所有的注浆孔钻取完毕；
g、最后取下钻杆，并清理接收井，通过支撑机构2将旋转机构3和钻孔机构4移动至另一端；
如图1至图6所示，基板1的内部设置有第一电机6和螺杆8，第一电机6和定位块7固定连接在基板1的内部两端，第一电机6通过螺杆8连接定位块7，基板1的顶面上设置有限位槽，限位槽位于螺杆8的正上方，通过第一电机6带动螺杆8旋转，进而可以带动支撑机构2沿着限位槽水平来回移动，实现钻头36或钻杆的钻进或退出。
支撑机构2包括水平移动板11、第一支撑板12和第二支撑板13，第一支撑板12和第二支撑板13固定连接在水平移动板11的顶面上，且第一支撑板12与第二支撑板13相互平行，第一支撑板12的两侧通过加强杆14固定连接水平移动板11，第一支撑板12的侧面上设置有台板18，水平移动板11的底面上设置有助推块9，水平移动板11的两侧对称设置有滚轮15，第一支撑板12和第二支撑板13可以对旋转机构3起到支撑定位的作用，防止在进行钻孔时发生晃动而影响钻孔的精度和质量，在钻孔时通过助推块9的移动，进一步带动整个支撑机构2水平移动，使各个钻孔机构4上的传动轴35和钻头36同步进行钻孔，不仅可以有效保证各个钻头36保持水平钻进，而且可以提高钻孔的效率，滚轮15可以对水平移动板11起到支撑的作用，减小水平移动板11与基板1之间的摩擦力，加强杆14提高了第一支撑板12与水平移动板11之间连接的稳定性和可靠性，台板18可以将第二电机19进行固定，提高旋转机构3旋转时的稳定性。
旋转机构3包括滚筒16和伸缩机构，滚筒16的外圆周侧面上均匀设置有两组定位孔20，伸缩机构连接定位孔20，伸缩机构包括固定杆21和移动杆22，固定杆21固定连接在定位孔20内，移动杆22的一端移动连接在固定杆21内，移动杆22的另一端固定连接钻孔机构4，固定杆21的侧面上设置有滑槽23，通过锁紧螺钉24穿过滑槽23实现移动杆22与固定杆21的固定连接，伸缩机构可以根据实际施工的需要选择相应的个数，伸缩机构的个数为偶数，便于对称设置，提高钻孔时的稳定性，固定杆21和移动杆22的设计，可以调节钻孔机构4与滚筒16之间的间距，满足不同直径大小盾构加工的需要，提高了钻孔设备的实用性和灵活性，移动杆22可以沿着滑槽23移动，并通过锁紧螺钉24进行固定连接，提高了连接时的稳定性。
间歇机构10包括棘轮25和棘爪26，棘轮25转动连接在转轴17的端部，棘爪26转动连接在第二支撑板13上，棘爪26与棘轮25相匹配，第二支撑板13上设置有挡块27，挡块27通过弹簧27连接棘爪26，通过棘轮25和棘爪26的设计可以等间距调整钻孔机构4旋转的角度，满足对进出洞口的打孔，提高加固的效果，弹簧27可以使棘爪26沿着棘轮25的外圆周侧面移动，实现对棘轮25的等距离卡紧。
钻孔机构4包括支撑台29和第三电机30，支撑台29的顶面上平行设置有两个下卡块31，第三电机30通过上卡块32固定连接在两个下卡块31上，第三电机30上设置有套筒33，套筒33内设置有联轴器34，联轴器34通过传动轴35连接钻头36，上卡块32和下卡块31提高了第三电机30与支撑台29之间连接的强度和稳定性，套筒33可以减小联轴器34的晃动，并通过传动轴35带动钻头36旋转，实现钻孔加工，钻头36的外圆周侧面上均匀设置有破碎针37，破碎针37可以对不同的土质进行钻孔，提高了钻孔设备的工作效率，缩短加固工期。
定位机构5包括吊环38和定位环43，吊环38位于定位环43的中心处，吊环38通过连杆39固定连接定位环43，吊环38上设置有通孔40，定位环43上等间距交错设置有定位筒41和安装孔42，吊环38可以起到中心支撑锁定的作用，并通过连杆39提高与定位环43之间连接的稳定性和强度，防止在进行钻孔时由于定位环43发生偏移而影响最终的打孔精度，安装孔42提高了定位环43与始发井或接收井侧壁之间的连接强度，定位筒41可以对传动轴35起到水平支撑限位的作用，防止传动轴35在工作时发生较大的波动而影响钻孔精度，定位环43的外圆周侧面上设置有刻度，刻度的设计可以保证定位环43旋转时保持相等的距离，实现对加工面均匀布设注浆孔。
4)注浆施工
a、首先在进洞口和出洞口的注浆孔内均安装长度相等的钢筋，在钢筋的上表面放置注浆管，将注浆管的外端预留10～15cm，并将注浆管的端口与混合器进行密封连接，再将混合器通过导管连接注浆泵，将注浆泵与搅拌机进行密封连接；
b、然后通过搅拌机搅拌所需的混凝土，并通过注浆管将混凝土输送至各个注浆孔内，在连续注浆的同时将注浆管稳定向外拉动，直至整个注浆孔浇注完毕；
c、接着在注浆孔的外侧端部用支护板进行密封固定，待混凝土达到设定强度后，拆除支护板；
5)防水施工
a、待注浆施工结束后，先沿着进洞口和出洞口的端面确定防水层的位置，并在注浆孔与盾构机穿孔的圆周面之间确定防水层的厚度；
b、然后在钻孔机构4上安装与防水层厚度相等直径的钻杆，将钻杆在进洞口和出洞口处钻取预定孔；
c、接着通过支撑机构2带动钻杆沿水平方向移动，直至钻杆钻至设定的深度，此时启动第二电机19，带动相互对称的两个钻杆做圆周运动，直至整个防水层开设完毕，并保留底部的粘土，即钻孔机构4转动至第二支撑板13的两个极限位置；
d、最后在防水层内安装雨水膨胀橡胶，并在进洞口和出洞口的端部安装止水条；
6)钻孔设备拆除
将始发井和接收井内的钻孔设备依次拆除，并将零部件进行清洗养护。
通过上述方法对始发井和接收井上的进洞口和出洞口进行加固处理，不仅提高了进出洞口的加固效率，简化加工工艺步骤，而且大大提高了加固的质量，施工难度和施工成本降低，能满足不同深度隧道的盾构加工。
实施例1
如图7所示，当注浆孔的分布位置较为稀疏时，采用两个钻孔机构进行钻孔加工，使钻孔机构对称分布在滚筒的两侧，保证旋转机构在旋转时的稳定性，同时保证两个钻孔机构的受力均匀，以便每次钻取的两个注浆孔深度一直，提高钻孔效率。
实施例2
如图8所示，当注浆孔的分布位置较为紧密时，采用四个钻孔机构进行钻孔加工，使钻孔机构均匀分布在滚筒的周围，不仅提高了整个钻孔设备在工作时的稳定性和可靠性，而且提高了钻孔的效率，相比人工钻孔，大大缩短了施工周期，提高钻孔精度，防止产生偏差而影响最终的注浆管浇注质量。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于包括以下步骤：
1)施工准备
a、首先根据设计要求准备相应的施工机具和和材料，并检查机具设备的工作状态块；
b、然后对始发井和接收井的内部进行清理，并通过夯实机对始发井和接收井的内壁和底面进行整平处理，去除内壁和底面上的凸出石；
c、接着在始发井的进洞口和接收井的出洞口侧面上根据图纸的设计要求划设洞口的范围及高度位置，并做上标记，并在相应的侧面上划设施工区域，沿着施工区域堆砌砖块，预留进洞口和出洞口的面积；
d、最后沿着进洞口或出洞口相对的侧面上开设凹槽，使凹槽的竖直端面至进洞口或出洞口的水平距离大于进洞口或出洞口的加固深度；
2)始发井进洞口加固施工
a、首先通过吊装机将准备好的基板竖直吊装至始发井内，当基板的下端接近凹槽时，使基板趋于水平位置，直至整个基板水平下放至始发井的底面上，将基板与始发井的进洞口侧面保持垂直，并将基板固定在始发井的底面上；
b、然后在地面上将支撑机构进行拼接组装，并将旋转机构通过转轴安装在支撑机构上，保证旋转机构在支撑机构上围绕转轴定轴旋转，转轴的一端连接有第二电机，转轴的另一端连接有间歇机构，第二电机和间歇机构均固定安装在支撑机构上，再根据施工要求选择相应个数的伸缩组件，使伸缩组件对称安装在旋转机构的侧面上，沿着各个伸缩组件的端部分别安装钻孔机构，使钻孔机构对称安装在旋转机构的两侧，保证钻孔的平衡稳定；
c、接着根据进洞口的尺寸大小选择合适的定位机构，将定位机构固定安装在进洞口的侧面上，待定位机构安装结束后，根据进洞口的加固深度和土质选取相应长度的传动轴和钻头，将钻头通过传动轴安装在钻孔机构上，传动轴贯穿定位机构，并通过定位机构进行水平定位，使钻头沿着水平方向钻入相应的注浆孔内；
d、待钻孔设备拼接结束后，先启动吊装机，将支撑机构、旋转机构和钻孔机构吊运至始发井内，并将支撑机构与基板进行连接，再通过吊装机将定位机构吊运至始发井靠近进洞口的一侧，待定位机构与设定位置完全配合后通过紧固螺栓将定位机构固定在进洞口的侧壁上，接着将钻孔机构上的传动轴贯穿定位机构，使钻头限位在相应的注浆孔端部；
e、启动钻孔机构，通过相互平行安装的钻头对注浆孔进行打孔，同时使支撑机构沿着基板的顶面沿水平方向移动，直至钻头钻入至设定的深度位置，待相对的一组注浆孔初步钻取后，退出传动轴和钻头，转松紧固螺杆，将定位机构顺时针或逆时针旋转设定的角度，再拧紧紧固螺钉，进行下一组注浆孔的钻取，直至设定的注浆孔初步钻取完毕；
f、待所有的注浆孔初步钻取完毕后，将传动杆更换成与注浆孔设定尺寸相匹配的钻杆，同时取下定位机构，通过支撑机构将钻杆的端部插入注浆孔，驱动钻孔机构，水平移动支撑机构，使钻杆沿着注浆孔一次钻取，进行下一组注浆孔钻取时，启动第二电机带动旋转机构和钻孔机构旋转至相应的注浆孔位置，间歇机构将旋转机构和钻孔机构进行定位固定，循环上述步骤直至所有的注浆孔钻取完毕；
g、最后取下钻杆，并清理接收井，通过支撑机构将旋转机构和钻孔机构移动至另一端；
3)接收井出洞口加固施工
a、首先通过吊装机将准备好的基板竖直吊装至接收井内，当基板的下端接近凹槽时，使基板趋于水平位置，直至整个基板水平下放至接收井的底面上，将基板与接收井的出洞口侧面保持垂直，并将基板固定在接收井的底面上；
b、然后在地面上将支撑机构进行拼接组装，并将旋转机构通过转轴安装在支撑机构上，保证旋转机构在支撑机构上围绕转轴定轴旋转，转轴的一端连接有第二电机，转轴的另一端连接有间歇机构，第二电机和间歇机构均固定安装在支撑机构上，再根据施工要求选择相应个数的伸缩组件，使伸缩组件对称安装在旋转机构的侧面上，沿着各个伸缩组件的端部分别安装钻孔机构，使钻孔机构对称安装在旋转机构的两侧，保证钻孔的平衡稳定；
c、接着根据进洞口的尺寸大小选择合适的定位机构，将定位机构固定安装在出洞口的侧面上，待定位机构安装结束后，根据出洞口的加固深度和土质选取相应长度的传动轴和钻头，将钻头通过传动轴安装在钻孔机构上，传动轴贯穿定位机构，并通过定位机构进行水平定位，使钻头沿着水平方向钻入相应的注浆孔内；
d、待钻孔设备拼接结束后，先启动吊装机，将支撑机构、旋转机构和钻孔机构吊运至接收井内，并将支撑机构与基板进行连接，再通过吊装机将定位机构吊运至接收井靠近出洞口的一侧，待定位机构与设定位置完全配合后通过紧固螺栓将定位机构固定在出洞口的侧壁上，接着将钻孔机构上的传动轴贯穿定位机构，使钻头限位在相应的注浆孔端部；
e、启动钻孔机构，通过相互平行安装的钻头对注浆孔进行打孔，同时使支撑机构沿着基板的顶面沿水平方向移动，直至钻头钻入至设定的深度位置，待相对的一组注浆孔初步钻取后，退出传动轴和钻头，转松紧固螺杆，将定位机构顺时针或逆时针旋转设定的角度，再拧紧紧固螺钉，进行下一组注浆孔的钻取，直至设定的注浆孔初步钻取完毕；
f、待所有的注浆孔初步钻取完毕后，将传动杆更换成与注浆孔设定尺寸相匹配的钻杆，同时取下定位机构，通过支撑机构将钻杆的端部插入注浆孔，驱动钻孔机构，水平移动支撑机构，使钻杆沿着注浆孔一次钻取，进行下一组注浆孔钻取时，启动第二电机带动旋转机构和钻孔机构旋转至相应的注浆孔位置，间歇机构将旋转机构和钻孔机构进行定位固定，循环上述步骤直至所有的注浆孔钻取完毕；
g、最后取下钻杆，并清理接收井，通过支撑机构将旋转机构和钻孔机构移动至另一端；
4)注浆施工
a、首先在进洞口和出洞口的注浆孔内均安装长度相等的钢筋，在钢筋的上表面放置注浆管，将注浆管的外端预留10～15cm，并将注浆管的端口与混合器进行密封连接，再将混合器通过导管连接注浆泵，将注浆泵与搅拌机进行密封连接；
b、然后通过搅拌机搅拌所需的混凝土，并通过注浆管将混凝土输送至各个注浆孔内，在连续注浆的同时将注浆管稳定向外拉动，直至整个注浆孔浇注完毕；
c、接着在注浆孔的外侧端部用支护板进行密封固定，待混凝土达到设定强度后，拆除支护板；
5)防水施工
a、待注浆施工结束后，先沿着进洞口和出洞口的端面确定防水层的位置，并在注浆孔与盾构机穿孔的圆周面之间确定防水层的厚度；
b、然后在钻孔机构上安装与防水层厚度相等直径的钻杆，将钻杆在进洞口和出洞口处钻取预定孔；
c、接着通过支撑机构带动钻杆沿水平方向移动，直至钻杆钻至设定的深度，此时启动第二电机，带动相互对称的两个钻杆做圆周运动，直至整个防水层开设完毕，并保留底部的粘土，即钻孔机构转动至第二支撑板的两个极限位置；
d、最后在防水层内安装雨水膨胀橡胶，并在进洞口和出洞口的端部安装止水条；
6)钻孔设备拆除
将始发井和接收井内的钻孔设备依次拆除，并将零部件进行清洗养护。
2.根据权利要求1所述的一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中的所述基板的内部设置有第一电机和螺杆，所述第一电机和定位块固定连接在所述基板的内部两端，所述第一电机通过所述螺杆连接所述定位块，所述基板的顶面上设置有限位槽，所述限位槽位于所述螺杆的正上方。
3.根据权利要求1所述的一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中的所述支撑机构包括水平移动板、第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和所述第二支撑板固定连接在所述水平移动板的顶面上，且所述第一支撑板与所述第二支撑板相互平行，所述第一支撑板的两侧通过加强杆固定连接所述水平移动板，所述第一支撑板的侧面上设置有台板，所述水平移动板的底面上设置有助推块，所述水平移动板的两侧对称设置有滚轮。
4.根据权利要求1所述的一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中的所述旋转机构包括滚筒和所述伸缩机构，所述滚筒的外圆周侧面上均匀设置有两组定位孔，所述伸缩机构连接所述定位孔，所述伸缩机构包括固定杆和移动杆，所述固定杆固定连接在所述定位孔内，所述移动杆的一端移动连接在所述固定杆内，所述移动杆的另一端固定连接所述钻孔机构，所述固定杆的侧面上设置有滑槽，通过锁紧螺钉穿过所述滑槽实现所述移动杆与所述固定杆的固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中的所述间歇机构包括棘轮和棘爪，所述棘轮转动连接在所述转轴的端部，所述棘爪转动连接在所述第二支撑板上，所述棘爪与所述棘轮相匹配，所述第二支撑板上设置有挡块，所述挡块通过弹簧连接所述棘爪。
6.根据权利要求1所述的一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中的所述钻孔机构包括支撑台和第三电机，所述支撑台的顶面上平行设置有两个下卡块，所述第三电机通过上卡块固定连接在两个所述下卡块上，所述第三电机上设置有套筒，所述套筒内设置有联轴器，所述联轴器通过所述传动轴连接所述钻头。
7.根据权利要求6所述的一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于：所述钻头的外圆周侧面上均匀设置有破碎针。
8.根据权利要求1所述的一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于：步骤2)和步骤3)中的所述定位机构包括吊环和定位环，所述吊环位于所述定位环的中心处，所述吊环通过连杆固定连接所述定位环，所述吊环上设置有通孔，所述定位环上等间距交错设置有定位筒和安装孔。
9.根据权利要求8所述的一种超深地层盾构进出洞加固方法，其特征在于：所述定位环的外圆周侧面上设置有刻度。
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