CN111140240A - 砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于盾构法暗挖隧道施工技术领域，公开了一种砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法。该方法包括分体组装：盾构机主体、连接桥架、1#台车和2#台车下井组装，并在所述2#台车设置出渣口，剩余台车布设于地面并位于始发井一侧；转接管线连接：将地面部分和井下部分的水、电、气以及油路系统通过架设的转接管线进行对号连接，转接管线通过始发井口下井连接台车，并于井底呈S型排布；始发掘进：盾构机调试完成后进行始发掘进，并在掘进的不同阶段调整电瓶车编组；整体组装：盾构机掘进至45环后，拆除负环，将地面的剩余台车吊装下井，拆除延长管线，进行整体组装，组装完成后进行整体始发掘进。该方法施工效率高，经济效益显著。
Description
技术领域
本发明属于盾构法暗挖隧道施工技术领域，具体涉及一种砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法。
背景技术
随着我国城市轨道交通的迅猛发展，城市地铁建设的规模的逐渐扩大，盾构法施工地铁区间隧道成为主要施工方法，盾构法施工技术可分为始发、区间推进、到达这三个施工阶段，其中盾构始发作业技术是盾构法的关键技术之一。
正常的盾构机始发作业时的始发井长度要大于盾构机的整体总长，盾构机可以先在地面上分节或分块装配好之后再吊装下井进行组装，进行整体始发推进施工。然而，城市地铁建设一般均位于市中心较为繁华地段，能够用于大面积施工用地的地方非常少，始发站长度不满足盾构始发掘进要求的情况屡见不鲜，由此分体始发应运而生；分体始发在施工过程中，根据不同的施工环境和施工条件，需要施工人员针对不同的施工环境来调整施工工艺，而在多种施工环境中，富水砂卵石地层是较为特殊的施工环境，针对这一施工环境(地理条件)，现有技术中还没有更好的分体始发施工工艺来应对。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全、高效、经济和环保的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，包括：
分体组装：盾构机主体、连接桥架、1#台车和2#台车下井组装，并在所述2#台车设置出渣口，剩余台车布设于地面并位于始发井一侧；
转接管线连接：将地面部分和井下部分的水、电、气以及油路系统通过架设的转接管线进行对号连接，转接管线通过始发井口下井连接台车，并于井底呈S型排布；
始发掘进：盾构机调试完成后进行始发掘进，并在掘进的不同阶段调整电瓶车编组；
整体组装：盾构机掘进至45环后，拆除负环，将地面的剩余台车吊装下井，拆除延长管线，进行整体组装，组装完成后进行整体始发掘进。
进一步的，在转接管线连接过程中，所述方法包括：
将转接管线进行梳理和分类绑扎，并呈S型存放在管线架上，所述管线架上设置有用于悬挂所述转接管线的吊钩以及移动所述管线的导轮。
进一步的，在始发掘进过程中，所述方法还包括：
在盾构掘进过程中以及停机前，通过刀盘管路向仓内渣土注入提高渣土流动性的流塑性改良剂。
进一步的，所述流塑性改良剂包括膨润土泥浆和泡沫。
进一步的，所述膨润土泥浆的配比为钠基膨润土：水＝1:6。
进一步的，所述膨润土泥浆按照渣土重量的7％添加，所述泡沫按照不少于渣土体积的25％掺入。
进一步的，在掘进的不同阶段调整电瓶车编组的方法包括：
第一阶段：-8环至+4环，电瓶车编组按照渣土箱-电瓶车机头-平板车的顺序摆放两两配套使用；
第二阶段：盾构机掘进+5环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-平板车的顺序摆放使用；
第三阶段：盾构机掘进+10环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-管片平板的顺序摆放使用；
第四阶段：盾构机掘进至15环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用；
第五阶段：盾构机掘进至45环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用；
第六阶段：盾构机掘进至65环，台车完全进入隧道内，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果或优点：
本发明所提供的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法简单、可靠；实用性高，施工迅速，能有效保证施工进度和施工效率；安全性好，经济效益显著。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法的方法流程图；
图2是本发明实施例中转接管线布置示意图；
图3A是本发明实施例中掘进第一阶段管片电瓶车编组示意图；
图3B是本发明实施例中掘进第一阶段出渣电瓶车编组示意图；
图4A是本发明实施例中掘进第二阶段始发井处电瓶车编组示意图；
图4B是本发明实施例中掘进第二阶段台车内电瓶车编组示意图；
图5A是本发明实施例中掘进第三阶段始发井处电瓶车编组示意图；
图5B是本发明实施例中掘进第三阶段台车内电瓶车编组示意图；
图6A是本发明实施例中掘进第四阶段始发井处电瓶车编组示意图；
图6B是本发明实施例中掘进第四阶段台车内电瓶车编组示意图；
图7A是本发明实施例中掘进第五阶段始发井处电瓶车编组示意图；
图7B是本发明实施例中掘进第五阶段台车内电瓶车编组示意图；
图8是本发明实施例中掘进第六阶段电瓶车编组示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义型实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
如图1所示，本发明实施例提供了一种砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，包括：
步骤S1：分体组装：盾构机主体、连接桥架、1#台车和2#台车下井组装，并在所述2#台车设置出渣口，剩余台车布设于地面并位于始发井一侧。
在具体的实施过程中，盾构机的出渣口原配置为位于5#台车处，通过皮带机运输完成出渣作业。由于场地限制，本发明实施例中将出渣口调整至2#台车处，出渣口距离1#台车3m距离。
进一步的，盾构机后配套设施中，二次注浆系统布置于4#台车，考虑双液浆液初凝时间短及经济性等要求，本发明实施例中将二次注浆泵移至洞内进行二次注浆作业。
分体组装完成后，执行步骤S2：转接管线连接：将地面部分和井下部分的水、电、气以及油路系统通过架设的转接管线进行对号连接，转接管线通过始发井口下井连接台车，并于井底呈S型排布。
在具体的实施过程中，盾构机中的水、电、气以及油路管线很多，为了保证盾构机分体始发管线梳理延伸，最大效率的利用转接管线，需要将转接管路与转接电缆线分别下井进行转接，不能混合在一起，因此，在进一步的实施方案中，本发明实施例在转接管线连接过程中，所述方法包括：
将转接管线进行梳理和分类绑扎，并呈S型存放在管线架上，所述管线架上设置有用于悬挂所述转接管线的吊钩以及移动所述管线的导轮，如图2所示。
将转接管线进行梳理和分类绑扎，能够有效防止管线缠绕，采用吊钩悬挂管线，并利用导轮进行管线移动，能够大大降低管线移动难度。
完成转接管线连接之后，执行步骤S3：始发掘进：盾构机调试完成后进行始发掘进，并在掘进的不同阶段调整电瓶车编组。
当掘进至能够放下整个盾构机的长度后，执行步骤S4：整体组装：盾构机掘进至45环后，拆除负环，将地面的剩余台车吊装下井，拆除延长管线，进行整体组装，组装完成后进行整体始发掘进。
在具体的实施过程中，为了防止盾构机在掘进或停机过程中出现刀盘糊死的情况，在进一步的实施方案中，本发明实施例在始发掘进过程中，所述方法还包括：
在盾构掘进过程中以及停机前，通过刀盘管路向仓内渣土注入提高渣土流动性的流塑性改良剂。向渣土中注入流塑性改良剂，能够使渣土的流动性更好，能够保证土仓内渣土的顺利输出，降低刀盘扭矩，避免刀盘糊死。
根据砂卵石的特性，本发明实施例中的所述流塑性改良剂具体包括膨润土泥浆和泡沫。采用膨润土泥浆与泡沫剂组合的方式对砂卵石进行改良，保证改良的渣土的流动性、低粘聚性以及低渗透性。在盾构掘进即将结束时，增加膨润土的注入量，保证停机时间内，仓内渣土的流动性，以及土仓压力的稳定，在下一次盾构掘进时，加大泡沫的注入量，进一步提高渣土的流动性，降低刀盘启动扭矩，防止刀盘糊死。
进一步的，本发明实施例中的膨润土泥浆的重量配比为钠基膨润土：水＝1:6，所述膨润土泥浆按照渣土重量的7％添加，所述泡沫按照不少于渣土体积的25％掺入。
在此需要说明的是，由于前期分体始发，电瓶车无法形成完整编组，每掘进1斗，电瓶车需要开至井口，待渣土吊装卸渣完成，电瓶车渣箱停至皮带机出渣口位置后，继续推进下一斗。不连续的出土导致盾构司机无法更好的保证渣土改良效果，并且停机过程中，容易造成仓内渣土粘结，且在压力下固结，导致刀盘糊死。因此，在盾构掘进即将结束时，需要增加膨润土的注入量，保证停机时间内，仓内渣土的流动性，以及土仓压力的稳定。若停机时间超过2h，则需要注入更多膨润土。在下一次盾构掘进时，加大泡沫的注入量，进一步提高渣土的流动性，降低刀盘启动扭矩，防止刀盘糊死。
在具体的实施过程中，由于场地的限制，在掘进过程中，要逐步调整电瓶车编组，从而满足不同施工阶段的需求。具体的，本发明实施例中在掘进的不同阶段调整电瓶车编组的方法包括：
第一阶段：-8环至+4环，电瓶车编组按照渣土箱-电瓶车机头-平板车的顺序摆放两两配套使用，如图3A和图3B所示。
始发之后推进至围护结构前不出渣，仅需要下放管片即可。此时只有接收井可供使用，吊装井口只单工序作业吊装出土或管片吊装。掘进前提前下放2环管片储存，保证管片供应。向平板车吊装管片时，渣土箱未下井，卸下管片后，电瓶车返回接收井口，下放渣土车放置机车前部进行连接，行驶到出渣口，渣土车满后，行车至始发井进行卸渣(管片下井前需将渣土车整体吊离轨道)。
第二阶段：盾构机掘进+5环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-平板车的顺序摆放使用，如图4A和图4B所示。
此阶段，部分轨排井可正常使用，供出渣及吊装管片使用。编组中将渣土箱调至电瓶车后部放置，共连接两节渣土箱。此时台车至轨排井端头有12m距离，满足编组需求。接收井处进行渣土吊装，轨排井进行渣土及管片吊装。
第三阶段：盾构机掘进+10环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-管片平板的顺序摆放使用，如图5A和图5B所示。
此阶段，台车至轨排井后有20m距离，此时可增加一节渣土箱进行出渣作业，同第二阶段吊装形式相同。
第四阶段：盾构机掘进至15环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用，如图6A和图6B所示。
此阶段台车完全进入负环需增加砂浆罐车进行砂浆倒运，轨排井可正常使用且台车后距离满足电瓶车编组需求。
第五阶段：盾构机掘进至45环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用，如图7A和图7B所示。
为减少工期以及盾构停机时间，45环满足拆除负环条件及后续台车安装条件，因此完成拆除及后续台车安装后，转为整体始发。掘进至45环后，后续台车总长约为52m，且出渣口调整至5#台车。此阶段无法采用第四阶段电瓶车编组，需减少一节渣土箱。
第六阶段：盾构机掘进至65环，台车完全进入隧道内，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用，如图8所示。
盾构机掘进至65环时台车完全进入隧道内，此时电瓶车编组已成型。
应用实例：成都地铁17号线明九区间2#中间风井～九江北站盾构区间，该区间地层为“高富水、卵石含量高、卵石强度高”的砂卵石地层。该区间的始发站2#中间风井全长67m，采用的8.6m大直径盾构机进行施工。盾构机分为主机(刀盘、前盾、中盾、尾盾)与后配套设施，主机长约10m，后配套长95m，整体全长约105m，由于始发风井长67m，因此无法整体下井组装。遂采用本发明实施例提供的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法进行施工，产生了良好的经济效益；并且，在分体始发掘进过程中，每天平均4环，且土方超方控制良好，无地面塌陷情况，能够保证在砂卵石地层大直径盾构分体始发顺利平稳向前推进。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，其特征在于，包括：
分体组装：盾构机主体、连接桥架、1#台车和2#台车下井组装，并在所述2#台车设置出渣口，剩余台车布设于地面并位于始发井一侧；
转接管线连接：将地面部分和井下部分的水、电、气以及油路系统通过架设的转接管线进行对号连接，转接管线通过始发井口下井连接台车，并于井底呈S型排布；
始发掘进：盾构机调试完成后进行始发掘进，并在掘进的不同阶段调整电瓶车编组；
整体组装：盾构机掘进至45环后，拆除负环，将地面的剩余台车吊装下井，拆除延长管线，进行整体组装，组装完成后进行整体始发掘进。
2.根据权利要求1所述的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，其特征在于，在转接管线连接过程中，所述方法包括：
将转接管线进行梳理和分类绑扎，并呈S型存放在管线架上，所述管线架上设置有用于悬挂所述转接管线的吊钩以及移动所述管线的导轮。
3.根据权利要求1所述的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，其特征在于，在始发掘进过程中，所述方法还包括：
在盾构掘进过程中以及停机前，通过刀盘管路向仓内渣土注入提高渣土流动性的流塑性改良剂。
4.根据权利要求3所述的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，其特征在于，所述流塑性改良剂包括膨润土泥浆和泡沫。
5.根据权利要求4所述的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，其特征在于，所述膨润土泥浆的配比为钠基膨润土：水＝1:6。
6.根据权利要求5所述的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，其特征在于，所述膨润土泥浆按照渣土重量的7％添加，所述泡沫按照不少于渣土体积的25％掺入。
7.根据权利要求1所述的砂卵石地层大直径土压平衡盾构曲线分体始发施工方法，其特征在于，在掘进的不同阶段调整电瓶车编组的方法包括：
第一阶段：-8环至+4环，电瓶车编组按照渣土箱-电瓶车机头-平板车的顺序摆放两两配套使用；
第二阶段：盾构机掘进+5环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-平板车的顺序摆放使用；
第三阶段：盾构机掘进+10环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-管片平板的顺序摆放使用；
第四阶段：盾构机掘进至15环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用；
第五阶段：盾构机掘进至45环，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用；
第六阶段：盾构机掘进至65环，台车完全进入隧道内，电瓶车编组按照电瓶车机头-渣土箱-渣土箱-渣土箱-砂浆罐-管片平板-管片平板的顺序摆放使用。
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