CN111456755A - 一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，包括钢箱支撑部以及设置与所述钢箱支撑部上的止水部；所述钢箱支撑部包括钢箱基座以及设置与所述钢箱基座上端的预埋钢环；所述止水部包括与所述预埋钢环固定连接的止水钢环，所述预埋钢环内侧固定连接有第一帘布橡胶板，所述止水钢环内侧固连接有第二帘布橡胶板，所述第一帘布橡胶板、第二帘布橡胶板分别位于所述止水钢环的两侧，本申请止水效果好，渗漏水可控，可应用于地质构造、周边施工环境复杂且含有丰富地下水地层的盾构施工中。由于其楔形结构可控，通过改变楔形体的几何尺寸可应用于不同曲率半径情况下的盾构施工中和直线盾构施工中。

Description

一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱及施工方法
技术领域
本发明涉及隧道盾构始发装置，具体是一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱及施工方法。
背景技术
随着我国经济和社会的发展高速发展，城市地上交通压力越来越大。以地铁为代表的城市轨道交通在缓解城市交通压力上有着举足轻重的作用，盾构施工是目前应用较为广泛的地铁隧道施工方法之一。但是在富水土层进行盾构始发、掘进施工一直都是盾构隧道施工中常见的难点问题。
在富水土层中盾构始发比较有效的止水措施有：增强始发端头井加固，盾构始发洞圈内埋置式止水装置，设置盾构始发洞门双层止水钢环、钢板外置钢箱等方法。利用钢板外置钢箱方法可有效解决在富水土层中直线盾构始发的渗漏水问题。
但是，在超小半径盾构始发中，特别是在地质构造复杂且含有丰富的地下水地层进行盾构施工时，受地质条件和周边施工环境的影响，端头地基加固、原有的洞门止水措施和常规钢板外置钢箱都不能满足盾构始发的止水要求。为了保证盾构机能够在超小半径条件下安全始发，急需发明一种能够快速安装且性能可靠的盾构始发装置来满足始发条件，减少盾构的始发风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱及施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，包括钢箱支撑部以及设置与所述钢箱支撑部上的止水部；
所述钢箱支撑部包括钢箱基座以及设置与所述钢箱基座上端的预埋钢环；
所述止水部包括与所述预埋钢环固定连接的止水钢环，所述预埋钢环内侧固定连接有第一帘布橡胶板，所述止水钢环内侧固连接有第二帘布橡胶板，所述第一帘布橡胶板、第二帘布橡胶板分别位于所述止水钢环的两侧，所述第一帘布橡胶板、第二帘布橡胶板平行布置，所述第一帘布橡胶板远离所述预埋钢环的一侧设第一阻挡杆，所述第一阻挡杆与所述预埋钢环固定连接，所述第二帘布橡胶板远离所述止水钢环的一端设有第二阻挡杆，所述第二阻挡杆与所述止水钢环固定连接。
作为本发明进一步的方案：所述钢箱基座下端设有结构底板，所述钢箱基座为混凝土结构，所述钢箱基座内设有加固钢筋。
作为本发明进一步的方案：所述预埋钢环远离所述止水钢环的一侧固定连接有加固钢板，所述加固钢板设有多个且周布布置。
作为本发明进一步的方案：所述止水钢环上固定连接有注入阀。
作为本发明进一步的方案：所述止水钢环靠近所述预埋钢环的一端与所述预埋钢环固定连接，所述止水钢环内侧设有加强肋板，所述加强肋板为三角形结构。
作为本发明进一步的方案：所述预埋钢环的外端面通过第一紧固螺栓固定连接有第一环形压板，所述第一帘布橡胶板固定连接于所述第一环形压板与所述预埋钢环之间。
作为本发明进一步的方案：所述第一环形压板远离第一帘布橡胶板的一侧固定设置有第一折页板，所述第一阻挡杆位于所述第一折页板远离所述第一帘布橡胶板的一侧。
作为本发明进一步的方案：所述止水钢环的外端面通过第二紧固螺栓固定连接有第二环形压板，所述第二帘布橡胶板固定连接于所述第二环形压板与所述止水钢环之间。
作为本发明进一步的方案：所述第二环形压板远离第二帘布橡胶板的一侧固定设置有第二折页板，所述第二阻挡杆位于所述第二折页板远离所述第二帘布橡胶板的一侧。
一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设置始发钢箱基座，设置结构底板，在结构底板内植入加固钢筋，将预埋钢环点焊在结构底板上，同时在预埋钢环上安装预埋注浆管，然后浇筑形成钢箱基座；
步骤2、安装止水部，将止水钢环固定连接于预埋钢环上的，安装第一帘布橡胶板：
第一帘布橡胶板呈环状且设置有螺栓孔，第一帘布橡胶板与预埋钢环的外表面紧贴安装，随后依次安装固定第一环形压板以及第一折页板，三者采用第一紧固螺栓固定在侧板上，同理安装第二帘布橡胶板；
步骤3、安装加固钢板与阻挡杆，将加固钢板焊接到预埋钢环上，将第一阻挡杆、第二阻挡杆分别安装在第一折页板、第二折页板外侧；
步骤4、对始发钢箱进行尺寸检查，盾构始发前在小钢箱止水结构圆环形腔体内部分填充惰性止水材料，钢箱内弧面上平放棉被，阻挡泥沙外流，施工开始后继续向空腔内注入惰性止水材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种可有效解决超小半径盾构始发隧道轴线同结构侧墙法向方向存在夹角问题的楔形小钢箱结构。本发明的止水效果好，渗漏水可控，可应用于地质构造、周边施工环境复杂且含有丰富地下水地层的盾构施工中。由于其楔形结构可控，通过改变楔形体的几何尺寸可应用于不同曲率半径情况下的盾构施工中和直线盾构施工中。
附图说明
图1为本实施例钢箱水平中心线剖面图；
图2为图1中Ⅰ-Ⅰ截面图；
图3为图1中II-II截面图；
图4为本实施例钢环水平中心线以上剖视图；
图5为本实施例钢环水平中心线以下剖视图。
图中：1-注入阀、2-钢环、3-止水钢环、4-加强肋板、5-第一帘布橡胶板、6-第二帘布橡胶板、7-第一环形压板、8-第二环形压板、9-第一折页板、10-第二折页板、11-第一紧固螺栓、12-第二紧固螺栓、13-第一阻挡杆、14-第二阻挡杆、15-预埋注浆管、16-钢箱基座、17-加固钢筋、18-加固钢板、19-结构底板。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-5，本发明实施例中，一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，包括钢箱支撑部以及设置与钢箱支撑部上的止水部。
钢箱支撑部包括钢箱基座16以及设置与钢箱基座16上端的预埋钢环2，如图1所示，钢箱基座16的水平中心线剖面为楔形结构，钢箱基座16下端设有结构底板19，钢箱基座16为混凝土结构，钢箱基座16内设有加固钢筋17，预埋钢环2远离止水钢环3的一侧固定连接有加固钢板18，加固钢板18设有多个且周布布置，同时在预埋钢环2上还设有预埋注浆管15，在浇筑钢箱基座16时用于注浆。
止水部包括与预埋钢环2固定连接的止水钢环3，止水钢环3上固定连接有注入阀1，止水钢环3靠近预埋钢环2的一端与预埋钢环2固定连接，止水钢环3内侧设有加强肋板4，加强肋板4为三角形结构，预埋钢环2内侧固定连接有第一帘布橡胶板5，止水钢环3内侧固连接有第二帘布橡胶板5，第一帘布橡胶板5、第二帘布橡胶板6分别位于止水钢环3的两侧，第一帘布橡胶板5、第二帘布橡胶板6平行布置，第一帘布橡胶板5远离预埋钢环2的一侧设第一阻挡杆13，第一阻挡杆13与预埋钢环2固定连接，第二帘布橡胶板6远离止水钢环3的一端设有第二阻挡杆14，第二阻挡杆14与止水钢环3固定连接，第一环形压板7远离第一帘布橡胶板5的一侧固定设置有第一折页板9，第一阻挡杆13位于第一折页板9远离第一帘布橡胶板5的一侧，止水钢环3的外端面通过第二紧固螺栓12固定连接有第二环形压板8，第二帘布橡胶板6固定连接于第二环形压板8与止水钢环3之间，第二环形压板8远离第二帘布橡胶板6的一侧固定设置有第二折页板10，第二阻挡杆14位于第二折页板10远离第二帘布橡胶板6的一侧。
本发明在使用时，具体实施方式为：
1、在施工前，工作人员对盾构始发处的地质资料及水文资料进行详细研究，确定地下水位。
2、应根据隧道线路中心线计算出最佳始发架、反力架摆放位置，定出盾构机始发姿态，结合洞门尺寸确定出小钢箱整体尺寸。
3、定位机构底板19的植筋区域和小钢箱各部件安装位置，按照图纸设计要求打孔植筋，先对结构底板19部分进行植筋，再对结构端植筋，植筋长度复核设计要求，植筋孔位偏差±50mm。
4、将预埋钢环2均匀划分成4份，再按照先下后上的顺序分别将预埋钢环2点焊在结构底板19上，安装完成进行尺寸复核(R±20mm)。
5、将中间止水钢环3均匀划分成4份，再按照先下后上的顺序分别将中间止水钢环3焊接在预埋钢环2，安装完成进行尺寸复核(R±20mm)，中间止水钢环3采用三角形加强肋板4进行加固。
6、在钢箱基座16安装预埋注浆管15，预埋注浆管15穿过预埋钢环2深入到结构底板19内。
7、按照图纸尺寸立模板浇钢箱基座加固现浇钢箱基座16，模板尺寸与混凝土等级要复核图纸要求。
8、安装第一帘布橡胶板5：第一帘布橡胶板5呈环状且设置有螺栓孔，第一帘布橡胶板5与预埋钢环2的外表面紧贴安装，随后依次安装固定第一环形压板7以及第一折页板9，三者采用第一紧固螺栓11固定在侧板上。
9、安装第道帘布橡胶板6：在止水钢环3上通过第二紧固螺栓12依次安装第二帘布橡胶板6、固定第二环形压板8以及第二折页板10。应保证预埋钢环2、止水钢环3、第一帘布橡胶板5、第道帘布橡胶板6四者无缝隙配合，保证良好的密封效果。
10、在预埋钢环2上半部焊接加固钢板18，同时安装上部注入阀1，注入阀1焊接在止水钢环3、预埋钢环2上。
11、在第一折页板5、第二折页板6上焊接用于翻板防翻的第一阻挡杆13、第二阻挡杆14，限制第一折页板5、第二折页板6外翻。
12、在使用钢箱前，要检查钢箱质量，对于变形、局部残缺的钢箱，修整合格后方可使用。
13、盾构始发洞门超小半径小钢箱安装完成以后，盾构始发前在小钢箱止水结构圆环形腔体内部分填充惰性止水材料，钢箱内弧面上平放棉被，阻挡泥沙外流，施工开始后继续向空腔内注入惰性止水材料。盾构施工开始后要进行防渗漏效果检查，当盾构刀盘全部进入洞门密封并建立泥水压力后，一旦第一帘布橡胶板5、第二帘布橡胶板6与盾壳之间发生渗漏，应及时采取措施堵漏，方可进行正常掘进。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，包括钢箱支撑部以及设置与所述钢箱支撑部上的止水部；
所述钢箱支撑部包括钢箱基座(16)以及设置与所述钢箱基座(16)上端的预埋钢环(2)；
所述止水部包括与所述预埋钢环(2)固定连接的止水钢环(3)，所述预埋钢环(2)内侧固定连接有第一帘布橡胶板(5)，所述止水钢环(3)内侧固连接有第二帘布橡胶板(5)，所述第一帘布橡胶板(5)、第二帘布橡胶板(6)分别位于所述止水钢环(3)的两侧，所述第一帘布橡胶板(5)、第二帘布橡胶板(6)平行布置，所述第一帘布橡胶板(5)远离所述预埋钢环(2)的一侧设第一阻挡杆(13)，所述第一阻挡杆(13)与所述预埋钢环(2)固定连接，所述第二帘布橡胶板(6)远离所述止水钢环(3)的一端设有第二阻挡杆(14)，所述第二阻挡杆(14)与所述止水钢环(3)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，所述钢箱基座(16)下端设有结构底板(19)，所述钢箱基座(16)为混凝土结构，所述钢箱基座(16)内设有加固钢筋(17)。
3.根据权利要求1所述的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，所述预埋钢环(2)远离所述止水钢环(3)的一侧固定连接有加固钢板(18)，所述加固钢板(18)设有多个且周布布置。
4.根据权利要求1所述的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，所述止水钢环(3)上固定连接有注入阀(1)。
5.根据权利要求1所述的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，所述止水钢环(3)靠近所述预埋钢环(2)的一端与所述预埋钢环(2)固定连接，所述止水钢环(3)内侧设有加强肋板(4)，所述加强肋板(4)为三角形结构。
6.根据权利要求1所述的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，所述预埋钢环(2)的外端面通过第一紧固螺栓(11)固定连接有第一环形压板(7)，所述第一帘布橡胶板(5)固定连接于所述第一环形压板(7)与所述预埋钢环(2)之间。
7.根据权利要求6所述的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，所述第一环形压板(7)远离第一帘布橡胶板(5)的一侧固定设置有第一折页板(9)，所述第一阻挡杆(13)位于所述第一折页板(9)远离所述第一帘布橡胶板(5)的一侧。
8.根据权利要求1所述的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，所述止水钢环(3)的外端面通过第二紧固螺栓(12)固定连接有第二环形压板(8)，所述第二帘布橡胶板(6)固定连接于所述第二环形压板(8)与所述止水钢环(3)之间。
9.根据权利要求8所述的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱，其特征在于，所述第二环形压板(8)远离第二帘布橡胶板(6)的一侧固定设置有第二折页板(10)，所述第二阻挡杆(14)位于所述第二折页板(10)远离所述第二帘布橡胶板(6)的一侧。
10.用于权利要求1-9任意一项的一种小曲率半径隧道盾构始发钢箱的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设置始发钢箱基座，设置结构底板(19)，在结构底板(19)内植入加固钢筋(17)，将预埋钢环(2)点焊在结构底板(19)上，同时在预埋钢环(2)上安装预埋注浆管(15)，然后浇筑形成钢箱基座(16)；
步骤2、安装止水部，将止水钢环(3)固定连接于预埋钢环(2)上的，安装第一帘布橡胶板(5)：第一帘布橡胶板(5)呈环状且设置有螺栓孔，第一帘布橡胶板(5)与预埋钢环(2)的外表面紧贴安装，随后依次安装固定第一环形压板(7)以及第一折页板(9)，三者采用第一紧固螺栓(11)固定在侧板上，同理安装第二帘布橡胶板(6)；
步骤3、安装加固钢板(18)与阻挡杆，将加固钢板(18)焊接到预埋钢环(2)上，将第一阻挡杆(13)、第二阻挡杆(14)分别安装在第一折页板(9)、第二折页板(10)外侧；
步骤4、对始发钢箱进行尺寸检查，盾构始发前在小钢箱止水结构圆环形腔体内部分填充惰性止水材料，钢箱内弧面上平放棉被，阻挡泥沙外流，施工开始后继续向空腔内注入惰性止水材料。
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