CN111828025B - 一种盾构接收的施工方法及接收洞门止水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盾构接收的施工方法及接收洞门止水装置。所述施工方法是在洞门破除前，先采用深孔导管注浆方式对接收端头盾构机土仓周围注入聚氨酯，采用WSS深孔注浆的方式对盾体周围水流通道进行双液浆封堵，再通过盾构机中盾和盾尾径向孔注入高性能优质聚氨酯阻断盾体周围水源，并在洞门侧墙上打泄压孔引流地连墙和车站主体维护结构夹缝的水源；在洞门破除后安装洞门密封装置进行盾构接收；所述洞门密封装置包括安装在预埋洞门环和外置洞门环，安装在预埋洞门环上的磁性密封构件和安装在外置洞门环上的两道帘布橡胶板。本发明解决了高水压富水砂性地层中端头加固不理想甚至失效导致的盾构接收时出现涌水涌砂现象的问题。

Description

一种盾构接收的施工方法及接收洞门止水装置

技术领域

本发明属于盾构施工领域，主要是针对盾构机在高水压富水砂层端头加固失效时的高压富水砂层的一种盾构接收的施工方法及接收洞门止水装置。

背景技术

随着现代化城市建设的高速发展，地下空间的大面积开采缓解城市容积、交通压力将是一种必然的趋势，盾构法因施工快速，对地面的影响小，是目前最佳的地下交通施工方法。在盾构法地铁施工中，盾构机是从始发洞进入到开挖隧道中后进行掘进施工的，在完成某一区间隧道的施工后，在保持周围土体稳定的同时，沿着设计的路线进入盾构接收洞，进行盾构接收后完成该阶段的盾构过程。在盾构施工中，盾构正常掘进的过程是相对安全的，其风险点主要集中在盾构的始发及接收阶段，而盾构始发和接收属于盾构施工过程中关键节点。

盾构施工过程是在地下土层内进行，其盾构接收部位的加固质量不好极易发生洞门涌水涌砂，便会直接影响盾构的正常接收。目前，在国外若因地质条件或地面条件限制无法进行水泥基端头加固时，往往采用水平冷冻加固的方法，但因加固体的长度限制，以及地下水过于丰富，盾构的到达接收仍然存在较大风险。现有的洞门密封机构主要由环形帘布橡胶板、环形压板及折页板组成，环形帘布橡胶板固定在开挖隧道的接收洞门的门外环形外侧壁上，环形帘布橡胶板的内径小于洞门的直径，环形压板扣压在环形帘布橡胶板的外圈上，在环形压板的外侧面上沿外圆圆弧均布有折页板。但是现有的这种常规的帘布+环板+折页板的密封装置在实际使用过过程中，由于帘布橡胶与盾壳之间无法完全紧密密封，故无法完全密封洞口涌水，即使在洞门处注浆，也不可避免的存在漏浆现象；当涌水较大或时间较长时，则容易引发重大安全事故。特别是在高水压富水砂性地层中，盾构接收时若出现涌水涌砂，将会导致灾难性的后果，尤其在端头加固效果不理想、地下水发育的情况下，盾构接收困难程度和风险将成几何式倍增。因此，在端头加固不理想甚至失效时，如何保证盾构机安全接收是一个亟须解决的难题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提供了一种盾构接收的施工方法及接收洞门止水装置，该方法可以解决高水压富水砂性地层中因端头端头加固不理想甚至失效导致盾构接收时，快速阻断接收端头洞门周围的地下水，避免了重新协调加固、等待加固强度导致的工期延误等问题，大大地缩短施工工期，保证盾构接收洞门密封效果，解决盾构接收出现的涌水涌砂现象的问题。

为了达到上述技术目的，本发明提供了一种盾构接收施工方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)深孔导管注浆：在洞门破除前在接收端头盾构机土仓上方的地面钻孔至临近盾构机土仓的位置，采用两台齿轮泵同时注AB型双组份聚氨酯的两个组分，对盾构机刀盘土仓外的水流通道进行封堵；并在AB型双组份聚氨酯灌注完成后，将盾构机土仓内填满惰性浆液，然后在接收端头盾构机盾体上方的地面钻孔至临近盾体的位置，采用WSS深孔注浆的方式对盾体周围水流通道进行双液浆封堵；

(2)后侧垂直注浆：在洞门破除前，通过盾构机中盾和盾尾径向孔注入高性能优质聚氨酯阻断盾体周围水源，同时在盾尾后第2环后每隔一环开孔注双液浆做止水环箍；

(3)侧墙增设泄压孔：在接收端止水帷范围内布置多口降水井及观测井，在盾构机到达时利用降水井对端头进行降水，同时在洞门侧墙上打泄压孔引流地连墙和车站主体维护结构夹缝的水源；

(4)在盾构机到达洞门加固体之前，提前破除洞门，洞门破除前在洞门上开设观察孔，观察是否有渗水现象，在全部指标满足施工规范要求，再进行洞门凿除，洞门破除至完全暴露内层钢筋；

(5)在洞门外的预埋洞门环外环板上安装第一道帘布橡胶板和外置洞门环，并在外置洞门环的外侧安装第二道帘布橡胶板；在预埋洞门环上安装磁性密封构件，所述磁性密封构件包括焊接在预埋洞门环筒状环体内的两道环形弹性伸缩式封堵钢板和安装在洞门侧墙的收紧装置，两道环形弹性伸缩式封堵钢板的间距为30～50cm；在弹性伸缩式封堵钢板内环设有弧度与盾构机外壳弧度相匹配的弧形片磁性钢片，所述收紧装置包括设置在洞门外侧的收紧机构和收紧钢丝绳，所述收紧装置的收紧机构安装在洞门侧墙外，其收紧钢丝绳伸入预埋洞门环筒状环体内与两道环形弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片连接；

(7)在洞门密封装置安装好之后，盾构始发之前，先通过收紧装置将伸缩钢板缩回，保证盾构机可以正常穿过；开始盾构掘进，待盾构机到达环形弹性伸缩式封堵钢板后，在盾构掘进完成一环后开始盾构管片拼装的过程中，放松收紧装置一道或两道弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片在弹性构件的作用下伸出并吸附在盾构机外壳上，形成一道或两道密封结构，然后在盾尾壳体保护下进行管片拼装；

(8)在盾构机每环盾构管片拼装完成后继续前进之前，通过收紧钢丝绳向外收缩弹性伸缩式封堵钢板，使得弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片暂时离开盾体，盾构机继续掘进，在进行下一环盾构管片的拼装时，再次松收紧装置使得一道或两道弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片吸附在盾构机外壳上，形成一道或两道密封结构，然后在盾尾壳体保护下继续进行管片拼装；

(9)盾构继续前进，每次前进和拼装过程重复步骤(8)，两道弹性伸缩式封堵钢板在拼装过程中形成刚性密封结构；在盾构机通过洞门的第一道帘布橡胶板时，拉紧连接第一道帘布橡胶板形的钢丝绳成第一道柔性密封；盾构继续前进，通过外置洞门的第二道帘布橡胶板时，拉紧连接第二道帘布橡胶板形的钢丝绳成第二道柔性密封；

(10)盾构继续前进，直至盾构机全部进入接收井，且两道弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片均与始发环管片接触后，伸缩钢板不在移动，形成永久性刚性密封。

本发明较优的技术方案：所述步骤(1)中AB型双组份聚氨酯注浆钻孔和双液浆注浆钻孔均采用二重管钻机钻孔，其钻孔方位为盾构机土仓上方2、 10、3、9点位对应的位置打孔；其中，AB型双组份聚氨酯注浆钻孔设置在洞门墙2.5～3.5m的距离，每个孔钻至距盾构机刀盘8～12cm的位置，钻孔完成后在地面用1.1t齿轮泵注A组份聚氨酯、5吨齿轮泵注B组份聚氨酯；双液浆注浆钻孔设置在洞门墙1～1.5m的距离，每个孔钻至盾构机盾体8～12cm的位置。

本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中在盾构机中盾和盾尾径向孔注高性能优质聚氨酯同时，在土仓里观察仓内水流情况，对流水对应的径向孔加注高性能优质聚氨酯；在注双液浆之前在脱出盾尾1～2环管片开孔注高性能优质聚氨酯，防止双液浆流向盾体周边包裹盾体。

本发明较优的技术方案：所述步骤(5)中的磁性密封构件还包括管片清理装置，在弹性伸缩式封堵钢板内清理管路，在磁性钢片上开设有与清理管路连通的清理孔，所述清理装置包括清理主管和清理分支管，清理主管外端置于洞门外侧，并设有注浆和充气接头，将清理主管侧向倾斜穿过预埋洞门环的筒状环体，与预埋洞门环的筒状环体的内表面平齐，并按照盾构设计轴线方向在预埋洞门环的筒状环体内焊接清理分支管，清理分支管的进口端与清理主管的出口端连通，之后在预埋洞门环筒状环体内焊接两道环形弹性伸缩式封堵钢板，并确保环两道形弹性伸缩式封堵钢板内的清理管路与清理分支管的出口端连通，在清理分支管的两端分别设有带压力控制阀的注浆口，所述注浆口处压力控制阀的压力大于充气压力小于注浆压力；所述收紧装置的收紧钢丝绳伸入清理主管，并穿过清理主管和清理分支管后与两道环形弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片连接；并在步骤(7)的第一次磁性钢片吸附之前和步骤(10)的最后一次磁性钢片吸附之前，利用空压机系统向清理主管内加气，清除磁性钢片与盾构机壳体接触面的杂质；在步骤(10)中磁性钢片与始发环管片接触形成永久性刚性密封时，通过清理主管和清理分支管向两道伸缩式钢板之间注浆填充洞门间隙。

本发明提供的一种盾构接收洞门止水装置，包括安装在盾构接收洞门处的预埋洞门环，预埋洞门环的筒状环体预埋在到达洞门的内环面，其外环板预埋在洞口的外端面形成截面为横向L型的支撑结构，其特征在于：所述密封装置包括外置延长洞门环、磁性密封构件、设置在延长洞门环与预埋洞门环连接部位的第一道帘布橡胶板、设置在延长洞门环外侧的第二道帘布橡胶板；所述磁性密封构件包括焊接在预埋洞门环筒状环体内环面的两道环形弹性伸缩式封堵钢板、弹性伸缩式封堵钢板的收紧装置和设置在弹性伸缩式封堵钢板内环的磁性钢片，两道弹性伸缩式封堵钢板之间的间距为30～50cm，所述磁性钢片为弧度与盾构机外壳弧度相匹配的弧形片，并在盾构机通过时与盾构机外壳或接收管片背部钢板吸附形成密封结构；所述收紧装置包括设置在洞门外侧的收紧机构和收紧钢丝绳，所述收紧钢丝绳伸入预埋洞门环内侧分别与两道弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片连接，在收紧机构的作用，收紧钢丝绳带动两道两道弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片环向向外收缩。

本发明进一步的技术方案：所述延长洞门环是由环形内挡板、环形外挡板和弧形挡板组成；所述第一道帘布橡胶板和第二道帘布橡胶板均包括环形橡胶帘布、环形压板和多块折页压板，所述第一道帘布橡胶板的环形橡胶帘布固定在预埋洞门环的外环板上，延长洞门环的环形内挡板为第一道帘布橡胶板的环形压板，其内表面压设在第一道帘布橡胶板的环形橡胶帘布外，并通过多块安装在环形内挡板外表面多块帘布压板固定；所述第二道帘布橡胶板安装在延长洞门环的环形外挡板外侧。

本发明进一步的技术方案：所述磁性密封构件还包括设置在磁性钢片清理装置，所述清理装置包括预埋在洞门端头侧墙内的清理主管、设置在弹性伸缩式封堵钢板内的伸缩管和开设在磁性钢片上的清理孔，所述清理主管外端置于洞门外侧，并设有注浆和充气接头，内端伸入筒状环体内侧并与弹性伸缩式封堵钢板内的伸缩管进口端密封连通，弹性伸缩式封堵钢板内的伸缩管的出口端与磁性钢片上的清理孔密封连通；所述清理主管外端的注浆和充气接头在盾构始发之前与充气装置连接，通过充气消除磁性钢片临近盾构机外壳一侧的杂质，在盾构始发完成之后，与注浆装置连接进行注浆。

本发明较优的技术方案：所述两道弹性伸缩式封堵钢板的收紧装置和磁性钢片清理装置共用；在筒状环体内侧安装有清理分支管，所述清理主管内端通过清理分支管分别与两道弹性伸缩式封堵钢板内的伸缩管密封连接，每个弹性伸缩式封堵钢板内的伸缩管与其对应的磁性钢片上的清理孔密封连通；在清理分支管的两端分别设有带压力控制阀的注浆口，所述注浆口处压力控制阀的压力大于充气压力小于注浆压力。

本发明较优的技术方案：所述弹性伸缩式封堵钢板是由6～8块弧形伸缩钢板组成；每块弧形伸缩钢板包括从外向内三层套接式伸缩钢板，每层伸缩钢板与其伸缩套之间设有伸缩弹簧，所述磁性钢片的环向长度小于内层伸缩钢板的环向长度，并安装在内层伸缩钢板的内环中部的位置，在内层伸缩钢板内环未设置磁性钢片的部位设有与磁性钢片厚度相同的密封垫层；所述伸缩管设置在每层伸缩钢板与其伸缩套之间，在外层钢板套、中层钢板套以及内层伸缩钢板上对应开设有与伸缩管以及清理孔连通的通孔；每块弧形伸缩钢板的中层钢板套和内层伸缩钢板两侧分别设有海绵密封条，在中层钢板套和内层伸缩钢板的两侧端面对应开设有密封条嵌入槽，所述海绵密封条在两伸缩钢板呈收缩状态时，嵌入对应的密封条嵌入槽内，并在伸缩钢板伸出状态时，将相邻两块弧形伸缩钢板之间的间隙密封。

本发明较优的技术方案：每块弧形伸缩钢板配套设有一个收紧装置和一套磁性钢片清理装置，在清理主管临近外端接头的位置设有密封穿孔，每个收紧装置的收紧钢丝绳端部设有与磁性钢片的清理孔相匹配的固定套管，收紧钢丝绳通过其端部的固定套管固定安装在清理孔的孔口，其另一端沿着伸缩钢板内的孔洞和伸缩管延伸至清理分支管和清理主管内，并从密封穿孔穿出后伸出洞门端面与收紧机构连接，并由收紧机构控制收紧钢丝绳带动磁性钢片环向移动；所述收紧机构采用手拉葫芦。

本发明的有益效果：

(1)本发明在洞门破除前采用深孔导管注浆，先采用预埋管路深孔注 AB型双组份聚氨酯，对盾构机刀盘土仓外的水流通道进行封堵，之后再将盾构机土仓内填满惰性浆液，然后在接收端头盾构机盾体上方的地面钻孔，用双液注浆机对盾体周围水流通道进行双液浆封堵；两种注浆的结合不仅可以 WSS深孔注浆的浆液注到土仓内，还可以防止双液浆包裹盾体，能够起到更好的注浆加固效果；

(2)本发明在盾构接收之前，采用后侧进行垂直注浆，在盾构机中盾和盾尾径向孔注高性能优质聚氨酯阻断盾体周围水源，同时对管片背后注高性能优质聚氨酯、双液浆做止水环箍隔断盾尾后方水源；

(3)在接收端止水帷范围内布置有降水井及观测井，在盾构机到达时一直利用降水井对端头进行降水，并在洞门侧墙上打泄压孔引流地连墙和车站主体维护结构夹缝的水源，确保端头水位在隧道底部以下，以防到达过程中地下水位过高引起土体坍塌，达到更好的降水效果；

(4)本发明的洞门密封装置采用两道柔性密封件和两道刚性密封件组成的双重密封结构，刚性密封结构采用弹性弹性伸缩式封堵钢板，其钢板与盾体接触面设有磁性钢片，能够很好的对盾体倒锥形设计的间隙第一时间进行吸附封堵，形成密封结构，其密封效果好，再加上两道柔性密封件，可以避免盾构接收过程中出现涌水涌沙事故。

(5)本发明中的封堵钢板为伸缩式钢板，可以匹配盾构机和管片两种不同的直径，并设有收缩装置和弹簧装置，实现钢板结构的保护作用，在盾构掘进过程中，可通过收缩装置给磁性钢片一个外力使其脱离盾体，避免盾构机在掘进过程中壳体向前移动，因为磁性作用力导致封堵钢板出现脱焊或变形；同时弹簧装置的作用是为了克服建筑空隙之间的不均匀，导致密封效果变差。

(6)本发明中的封堵钢板还设有磁性钢片冲洗管道，可以通过该管道通气来将磁性钢片吸附面的杂质冲掉，能够使其与对应结构之间紧固吸附；而且在盾构始发或接收完成之后，可以通过该管道进行注浆，将钢板作为加强件，注入高强度砂浆或者混凝土。

(7)本发明的伸缩钢板设有3层，分别利用洞门环上设计的弹簧装置进行第二层伸缩，第二层钢板上设计的弹簧装置进行第三层伸缩，逐级根据盾构掘进位置分别针对盾体、管片进行防护，同时在第三层钢板的内弧面加设密封条，使得封堵后的效果更佳。

附图说明

图1是本发明中洞门密封装置接收前的结构示意图；

图2是本发明中洞门密封装置接收过程的结构示意图；

图3是本发明中洞门密封装置接收完成后的结构示意图；

图4是伸缩式封堵钢板的环面示意图；

图5是单片弧形伸缩钢板的结构示意图；

图6是图5中A-A剖面图；

图7是图5中B-B剖面图；

图8是图5中C-C剖面图；

图9是图5中D-D剖面图；

图10是单片弧形伸缩钢板端部放大示意图；

图11是磁性钢片清理装置的管路结构示意图；

图12是帘布橡胶板的环面示意图；

图13是图12中A-A剖面图；

图14是预埋管路深孔注AB型双组份聚氨酯的示意图；

图15是图14中B-B剖面图；

图16是wss深孔注浆的示意图；

图17是图16的C-C剖面图；

图18-1至图18-3是洞门破除过程示意图；

图19至图22是本发明中盾构接收过程示意图。

图中：1—预埋洞门环，100—筒状环体，101—外环板，2—延长洞门环， 200—环形内挡板，201—环形外挡板，203—弧形挡板，3—第一道帘布橡胶板，4—第二道帘布橡胶板，5—磁性钢片清理装置，500—注浆口，501—清理主管，5011—密封穿孔，502—清理孔，503—注浆和充气接头，504—清理分支管，505—伸缩管，6—洞门端头侧墙，7—伸缩式封堵钢板，700—伸缩弹簧，701—内层伸缩钢板，702—密封垫层，703—外层钢板套，704—中层钢板套，705—海绵密封条，706—密封条嵌入槽，707—通孔，8—磁性钢片， 9—收紧装置，900—收紧机构，901—收紧钢丝绳，9011—固定套管，10—盾构机外壳，11—接收管片，12—盾构机，13—AB型双组份聚氨酯注浆管，14 —WSS注浆管，15—待破除洞门，16—厚浆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至图22为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的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设备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。

实施例中用于高压富水砂层的盾构接收洞门密封装置，如图1至图3所示，包括安装在盾构接收洞门处的预埋洞门环1，预埋洞门环1的筒状环体 100预埋在到达洞门的内环面，其外环板101预埋在洞口的外端面形成截面为横向L型的支撑结构，其特征在于：所述密封装置包括外置延长洞门环2、设置在预埋洞门环筒状环体100内的磁性密封构件、设置在延长洞门环2与预埋洞门环1连接部位的第一道帘布橡胶板3、设置在延长洞门环2外侧的第二道帘布橡胶板4。如图12和图13所示，所述延长洞门环2是由环形内挡板200、环形外挡板201和弧形挡板202组成；所述第一道帘布橡胶板3 和第二道帘布橡胶板4均包括环形橡胶帘布、环形压板和多块折页压板，多块折页压板呈环形分布在环形压板外，并通过连接螺栓将环形压板和环形橡胶帘布固定连接，多块帘布压板的另一侧通过钢丝绳串联成环形。所述第一道帘布橡胶板3的环形橡胶帘布固定在预埋洞门环的外环板101上，延长洞门环2的环形内挡板200为第一道帘布橡胶板3的环形压板，其内表面压设在第一道帘布橡胶板3的环形橡胶帘布外，并通过多块安装在环形内挡板200 外表面多块帘布压板固定；所述第二道帘布橡胶板4安装在延长洞门环2的环形外挡板201外侧。

如图1至图3所示，实施例中的磁性密封构件包括环形伸缩式封堵钢板 7、收紧装置9、设置在伸缩式封堵钢板7内环的磁性钢片8和磁性钢片清理装置5，所述伸缩式封堵钢板7设有两道，两道伸缩式封堵钢板7之间的间距为30～50cm，两道伸缩式封堵钢板7的收紧装置和磁性钢片清理装置共用；所述伸缩式封堵钢板7焊接在筒状环体100的内环面，其磁性钢片8为弧度与盾构机外壳10弧度相匹配的弧形片，并在盾构机通过时与盾构机外壳10或接收管片11背部钢板吸附形成密封结构。实施例中每道伸缩式封堵钢板7 是如图4所示，是由6块弧形伸缩钢板组成，每块弧形伸缩板的角度为60度；每块弧形伸缩钢板如图5至图9所示，包括从外向内三层套接式伸缩钢板，每层伸缩钢板与其伸缩套之间设有伸缩弹簧700，在盾构机通过时，可以在伸缩弹簧700的作用下自动压紧并吸附在盾构机外壳10或接收管片11、形成密封结构。实施例中的接收管片11采用外覆金属钢板的接收管片，能够与磁性钢片8吸附；所述磁性钢片8的环向长度小于内层伸缩钢板701的环向长度，并安装在内层伸缩钢板701的内环中部的位置，在内层伸缩钢板701 内环未设置磁性钢片8的部位设有与磁性钢片8厚度相同的橡胶密封垫层702。每块弧形伸缩钢板的中层钢板套704和内层伸缩钢板701两侧分别设有海绵密封条705，在中层钢板套704和内层伸缩钢板701的两侧端面对应开设有密封条嵌入槽706，所述海绵密封条705在两伸缩钢板呈收缩状态时，嵌入对应的密封条嵌入槽706内，并在伸缩钢板伸出状态时，将相邻两块弧形伸缩钢板之间的间隙密封。

实施例中每块弧形伸缩钢板配套设有一个收紧装置和一套磁性钢片清理装置，整个环形弹性伸缩钢板7设有六套收紧装置和六套磁性钢片清理装置。如图1至图3所示，所述清理装置5包括预埋在洞门端头侧墙11内的清理主管501、安装在筒状环体100内侧的清理分支管504、设置在伸缩式封堵钢板 7内的伸缩管505和开设在磁性钢片8上的清理孔502，所述清理主管501外端置于洞门外侧，并设有注浆和充气接头503，内端伸入筒状环体100内侧通过清理分支管504分别与两道伸缩式封堵钢板7内的伸缩管505密封连接，每个伸缩式封堵钢板7内的伸缩管505与其对应的磁性钢片8上的清理孔502 密封连通。如图4、图5和图10所示，所述伸缩管505设置在每层伸缩钢板与其伸缩套之间，伸缩管505可以采用波纹管或者套接式伸缩管，可以自动伸缩，在外层钢板套703、中层钢板套704以及内层伸缩钢板701上对应开设有与伸缩管505以及清理孔502连通的通孔707；所述伸缩管505、通孔 707以及清理孔502均设置在磁性钢片8中心位置，且三者在同一直线上，形成一个相通的清理管道，并通过清理分支管504与清理主管501连通，通过通气的方式来对磁性钢片8的内环面的杂质经常清除，使其能够保持较好的磁性，能够与盾构机外壳10或盾构管片外壁进行吸附，进行很好的密封。

实施例中每块弧形伸缩钢板配套的收紧装置如图1至图3所示，包括设置在洞门外侧的收紧机构900和收紧钢丝绳901，所述收紧机构900采用手拉葫芦，方便安装使用。为了方便收紧钢丝绳901的安装，在清理主管501 临近外端接头的位置设有密封穿孔5011，密封穿孔5011的位置设有密封橡胶圈，也可以采用其它现有的密封结构，确保不会出现清理主管501漏气的现象，也可以在安装清理主管501时，将密封穿孔5011贴着安装孔的内壁，也可以避免漏气的现象；每个收紧装置的收紧钢丝绳901端部设有与磁性钢片8的清理孔502相匹配的固定套管9011，收紧钢丝绳901通过其端部的固定套管9011固定安装在清理孔502的孔口，其另一端沿着伸缩钢板内的孔洞 707和伸缩管505延伸至清理分支管504和清理主管501内，并从密封穿孔 5011穿出后伸出洞门端面与收紧机构900连接，在每次盾构机掘进之前，由收紧机构900控制收紧钢丝绳901带动磁性钢片8环向向外移动脱离盾构机外壳10，避免影响盾构机前进。

实施例中的清理装置5除了进行充气对磁性钢片8内环面进行杂质清除外，还可以在盾构接收完成后进行注浆，为了方便注浆在清理分支管504的两端分别设有带压力控制阀的注浆口500，所述注浆口500处压力控制阀的压力大于充气压力小于注浆压力，在清理主管501外端的注浆和充气接头503 连接充气装置清洗杂质时，注浆口500处的压力控制阀处于关闭状态，在盾构接收完成之后，与注浆装置连接进行注浆时，此处的压力控制阀达到设定压力自动打开，进行注浆；压力阀的压力值控制在1.0-1.5bar之间，充气压力小于等于1.0bar，注浆压力大于等于1.5bar。

下面结合实施例对本发明进一步说明：实施例针对某地铁施工项目，该施工项目的盾构接收端头为潜水及第Ⅰ承压水，主要地层为粉砂夹砂质粉土。地基加固设计采用

三轴搅拌桩加固，桩间搭接250mm，加固设备能力满足加固深度和加固质量的要求。搅拌桩与地下墙间300mm的空隙采用

三重管高压旋喷桩加固，桩间搭接300mm，水泥用量为300kg/m；止水帷幕与围护结构接缝处采用2根

三重管旋喷桩补强，水泥掺量250kg/m，加固区内设有降水井进行降水。在中海区间及海盘区间盾构机到达前，第一次洞门取芯芯样不完整。采用高压旋喷、洞门水平注浆等方法重新加固后，洞门取芯芯样合格。但是，在盾构机刀盘到达接收端地连墙时，洞门破除期间均出现大量涌水，中海区间在破除洞门时，土仓压力长期维持在1bar左右，无法打开仓门观察仓内情况。在采取相应措施对土仓进行排水后开仓观察仓内水位变化，发现在所有降水井进行降水作业的情况下，土仓水位1h内能从底部5、7点位涨至2、10点位，海盘区间盾构接收时也是类似情况，经分析发生此类现象是由于盾构端头加固失效，然而，在接收端头加固效果不佳且端头不具备增加降水井的条件下，为保证两台盾构机安全接收，采用了多层注浆+增设泄压孔以及本发明的洞门密封装置组合式接收工法，其具体步骤如下：

(1)预埋管路深孔注AB型双组份聚氨酯：洞门破除前，如图14和图 15所示，在距地连墙3m的地面，用注浆钻机在盾构机土仓上方2、10、3、 9点位对应的位置打孔，每个孔钻至距盾构机刀盘10cm；钻孔完成后在地面用1.1t齿轮泵注A组份聚氨酯、5吨齿轮泵注B组份聚氨酯，对盾构机刀盘外的水流通道进行封堵；注AB型双组份聚氨酯的两根管子需预埋至钻孔底部，两根管子在地面上各设置一道止回阀，两根管在地下钻孔底部于汇合管路处向连，汇合管路长度为30cm，避免汇合管路过长注AB型双组分聚氨酯堵管，双组份聚氨酯配合比A:B＝1:5，反应时间为1min。

(2)WSS深孔注浆：洞门破除前，先将盾构机土仓内填满惰性浆液，然后如图16和图17所示，在距地连墙1.2m的地面，注浆钻机在盾构机盾体上方2、10、3、9点位对应的位置打孔，每个孔钻至距盾构机盾体10cm；洞门破除前将双液注浆泵的两个吸浆管分别放入水泥浆和水玻璃桶内，通过钻机动力头上部的双液水龙头、双通道主轴、双层钻杆、孔底混合器、钻头进入孔内，双液浆在孔底混合器处混合；浆液初凝时间小于20s，此时双液浆会在钻头附近形成一个密封带，防止浆液返流至地面，由于土仓内提前注满了厚浆，浆液得以在盾构机盾体周围扩散堵住流水通道，注浆时钻杆保持旋转。

(3)在洞门破除前在盾构机中盾和盾尾径向孔注高性能优质聚氨酯，减少土仓内水的来源，从而起到对盾体与围岩间的水流和部分裂隙水进行控制的目的；在盾构机中盾和盾尾径向孔注高性能优质聚氨酯同时，安排人在土仓里观察仓内水流情况，对流水对应的径向孔加注高性能优质聚氨酯，阻断盾体周边水源。

(4)在盾尾后第2环后每隔一环开孔注双液浆做止水环箍，注双液浆之前在脱出盾尾1-2环管片开孔注高性能优质聚氨酯，防止双液浆流向盾体周边包裹盾体，彻底阻断盾尾后方来水；其中，中海区间依次在483、485、487、 484、486环开孔从下部往上注双液浆，489、490环注高性能优质聚氨酯；海盘区间依次在959、961、960环开孔依次从下部往上开孔注双液浆，962环注高性能优质聚氨酯；止水环箍做完后通过在止水环箍前方开孔观察的方式对止水效果进行验证，用钢钎打孔至管片壁后1m，孔内无泥水流出说明止水环箍效果显著，确保止水措施有效后方可进行下步施工。

(5)在接收端止水帷范围内布置有6口降水井及2口观测井，在盾构机到达时一直利用降水井对端头进行降水；同时，为确保端头水位在隧道底部以下，以防到达过程中地下水位过高引起土体坍塌，在洞门侧墙上打泄压孔引流地连墙和车站主体维护结构夹缝的水源，由于地下水压大，为达到更好的降水效果，在洞门5、7点位及6、12点位的侧墙打有泄压孔。

(6)在盾构机到到洞门加固体之前，提前进行洞门破除，洞门破除前在洞门上米字形开9个观察孔，观察是否有渗水现象，达到自稳性等技术指标，全部指标满足施工规范要求，再进行洞门凿除；洞门破除如图18-1至图18-3 分两次破除，其待破除洞门的地连墙设计厚度为80cm，为防止洞门完全破除后土体失稳危及车站及隧道安全，洞门破除过程中先破除50cm厚度，完成后再破除剩余30cm，减少洞门掌子面暴露时间。

(7)安装洞门密封装置，先在洞门外的预埋洞门环1的外环板101上安装第一道帘布橡胶板3和外置洞门环2，并在外置洞门环2的外侧安装第二道帘布橡胶板4；然后在预埋洞门环的内安装磁性密封构件，其具体安装过程如下：将每块弧形伸缩钢板的收紧装置9的收紧钢丝绳901端部的固定套管9011安装到伸缩式封堵钢板7磁性钢片8的清理孔502内，并将收紧钢丝绳901从伸缩式封堵钢板7内的伸缩管505和通孔707穿出；在洞门端头侧墙11上钻设清理主管501的预埋孔，将清理装置的清理主管501和清理分支管504固定连接，并将穿出伸缩式封堵钢板7的收紧钢丝绳901伸入清理分支管504和清理主管501，并从清理主管501上的密封穿孔5011穿出后固定在清理主管501的充气和注浆端口，将连接有收紧钢丝绳901的清理主管501 从预先钻设在洞门端头侧墙11的预埋孔穿出洞门端头侧墙11外，之后将收紧钢丝绳901固定在清理主管501的充气和注浆端口的端部解开与固定在洞门端头侧墙11上的手拉葫芦连接，并在清理主管501的端口安装充气和注浆接头；并将弧形伸缩钢板焊接在筒状环体100，在焊接过程中确保弧形伸缩钢板上的伸缩管505和通孔707与清理分支管504上的分支孔对接，为了不影响弧形伸缩钢板的焊接，可以将清理分支管504嵌入筒状环体100内，或者在弧形伸缩钢板的焊接部位设有卡槽；六块弧形伸缩钢板及对应的收缩装置和清洗装置的安装方式类似，在焊接拼装时，需要避开正下方60°区域，防止施工操作不便。

(8)盾构机准备前进接收，在盾构接收之前，如图19所示，先通过收紧装置将伸缩钢板缩回，保证盾构机可以正常穿过；开始盾构掘进，待盾构机到达磁性钢片8位置，并在盾构掘进完成一环后开始拼装的过程中，如图 20所示，放松收紧装置9使得两道伸缩式封堵钢板7的磁性钢片8均吸附在盾构机外壳10上，形成密封结构，然后在盾尾壳体保护下进行负环管片拼装；在吸附之前，可以先利用空压机系统向清理主管501内加气，清除磁性钢板8与盾构机壳体接触面的杂质，使得吸附效果更佳；

(7)在盾构机每环盾构管片拼装完成后继续前进前，通过收紧钢丝绳901 向外同时收缩两道伸缩式封堵钢板7，使得两道伸缩式封堵钢板7的磁性钢片8暂时离开盾体9，一般收缩值控制在1cm左右，使得磁性钢片8与盾体 9分离，防止盾构机向前移动过程中将弧形钢板拖拉变形，失去伸缩效果。

(8)盾构继续前进，每次前进和拼装过程重复步骤(6)和(7)，两道弹性伸缩式封堵钢板在拼装过程中形成刚性密封结构；在盾构机通过洞门的第一道帘布橡胶板3时，如图21所示，拉紧连接第一道帘布橡胶板3的钢丝绳形成第一道柔性密封；盾构继续前进，通过外置洞门的第二道帘布橡胶板 4时，如图3所示，拉紧连接第二道帘布橡胶板4的钢丝绳形成第二道柔性密封；

(9)盾构继续前进，直至盾构机全部进入接收井，使得两道伸缩式封堵钢板7的磁性钢片8均与接收环管片11接触后，如图22所示，接收环管片 11绳索钢板不在移动，形成永久性刚性密封，不拆除；在此过程中，当盾构至第一道伸缩式封堵钢板7与接收管片2接触，第二道伸缩式封堵钢板7与盾体8接触时，在伸缩式封堵钢板7的伸缩弹簧700的作用下，两道伸缩式封堵钢板7可以根据盾构掘进位置分别针对盾体、管片进行防护；

(8)完成盾构接收后，将清理分支管504和清理主管501作为注浆管道，开始填充建筑空隙，形成永久结构；注浆过程中压力大于充气压力，清理分支管504两端压力阀的压力值满足冲气过程中密封，注浆过程中打开，在注浆过程中，清理分支管504两端压力阀打开，最终可以将洞门位置建筑空隙填充饱满，其中注浆材料可以是高强度的混凝土或双液浆。

综上所述，为本发明列举的一个实施例，但本发明不仅限于上述实施例，只要以任何相同或相似的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种盾构接收的施工方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）深孔导管注浆：在洞门破除前在接收端头盾构机土仓上方的地面钻孔至临近盾构机土仓的位置，采用两台齿轮泵同时注AB型双组份聚氨酯的两个组分，对盾构机刀盘土仓外的水流通道进行封堵；并在AB型双组份聚氨酯灌注完成后，将盾构机土仓内填满惰性浆液，然后在接收端头盾构机盾体上方的地面钻孔至临近盾体的位置，采用WSS深孔注浆的方式对盾体周围水流通道进行双液浆封堵；

（2）后侧垂直注浆：在洞门破除前，通过盾构机中盾和盾尾径向孔注入高性能优质聚氨酯阻断盾体周围水源，同时在盾尾后第2环后每隔一环开孔注双液浆做止水环箍；

（3）侧墙增设泄压孔：在接收端止水帷范围内布置多口降水井及观测井，在盾构机到达时利用降水井对端头进行降水，同时在洞门侧墙上打泄压孔引流地连墙和车站主体维护结构夹缝的水源；

（4）在盾构机到达接收端加固体之前，提前破除洞门，洞门破除前在洞门上开设观察孔，观察是否有渗水现象，在全部指标满足施工规范要求，再进行洞门凿除，洞门破除至完全暴露内层钢筋；

（5）在洞门外的预埋洞门环外环板上安装第一道帘布橡胶板和外置洞门环，并在外置洞门环的外侧安装第二道帘布橡胶板；在预埋洞门环上安装磁性密封构件，所述磁性密封构件包括焊接在预埋洞门环筒状环体内的两道环形弹性伸缩式封堵钢板和安装在洞门侧墙的收紧装置，两道环形弹性伸缩式封堵钢板的间距为30～50cm；在弹性伸缩式封堵钢板内环设有弧度与盾构机外壳弧度相匹配的弧形片磁性钢片，所述收紧装置包括设置在洞门外侧的收紧机构和收紧钢丝绳，所述收紧装置的收紧机构安装在洞门侧墙外，其收紧钢丝绳伸入预埋洞门环筒状环体内与两道环形弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片连接；

（7）在洞门密封装置安装好之后，盾构始发之前，先通过收紧装置将伸缩钢板缩回，保证盾构机可以正常穿过；开始盾构掘进，待盾构机到达环形弹性伸缩式封堵钢板后，在盾构掘进完成一环后开始盾构管片拼装的过程中，放松收紧装置一道或两道弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片在弹性构件的作用下伸出并吸附在盾构机外壳上，形成一道或两道密封结构，然后在盾尾壳体保护下进行管片拼装；

（8）在盾构机每环盾构管片拼装完成后继续前进之前，通过收紧钢丝绳向外收缩弹性伸缩式封堵钢板，使得弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片暂时离开盾体，盾构机继续掘进，在进行下一环盾构管片的拼装时，再次松收紧装置使得一道或两道弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片吸附在盾构机外壳上，形成一道或两道密封结构，然后在盾尾壳体保护下继续进行管片拼装；

（9）盾构继续前进，每次前进和拼装过程重复步骤（8），两道弹性伸缩式封堵钢板在拼装过程中形成刚性密封结构；在盾构机通过洞门的第一道帘布橡胶板时，拉紧连接第一道帘布橡胶板形的钢丝绳成第一道柔性密封；盾构继续前进，通过外置洞门的第二道帘布橡胶板时，拉紧连接第二道帘布橡胶板形的钢丝绳成第二道柔性密封；

（10）盾构继续前进，直至盾构机全部进入接收井，且两道弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片均与始发环管片接触后，伸缩钢板不在移动，形成永久性刚性密封。

2.根据权利要求1所述的一种盾构接收的施工方法，其特征在于具体步骤如下：所述步骤（1）中AB型双组份聚氨酯注浆钻孔和双液浆注浆钻孔均采用二重管钻机钻孔，其钻孔方位为盾构机土仓上方2、10、3、9点位对应的位置打孔； 其中，AB型双组份聚氨酯注浆钻孔设置在洞门墙2.5～3.5m的距离，每个孔钻至距盾构机土仓8～12cm的位置，钻孔完成后在地面用1.1t齿轮泵注A组份聚氨酯、5吨齿轮泵注B组份聚氨酯；双液浆注浆钻孔设置在洞门墙1～1.5m的距离，每个孔钻至盾构机盾体8～12cm的位置。

3.根据权利要求1所述的一种盾构接收的施工方法，其特征在于具体步骤如下：所述步骤（2）中在盾构机中盾和盾尾径向孔注高性能优质聚氨酯同时，在土仓里观察仓内水流情况，对流水对应的径向孔加注高性能优质聚氨酯；在注双液浆之前在脱出盾尾1～2环管片开孔注高性能优质聚氨酯，防止双液浆流向盾体周边包裹盾体。

4.根据权利要求1所述的一种盾构接收的施工方法，其特征在于具体步骤如下：所述步骤（5）中的磁性密封构件还包括管片清理装置，在弹性伸缩式封堵钢板内清理管路，在磁性钢片上开设有与清理管路连通的清理孔，所述清理装置包括清理主管和清理分支管，清理主管外端置于洞门外侧，并设有注浆和充气接头，将清理主管侧向倾斜穿过预埋洞门环的筒状环体，与预埋洞门环的筒状环体的内表面平齐，并按照盾构设计轴线方向在预埋洞门环的筒状环体内焊接清理分支管，清理分支管的进口端与清理主管的出口端连通，之后在预埋洞门环筒状环体内焊接两道环形弹性伸缩式封堵钢板，并确保两道环形弹性伸缩式封堵钢板内的清理管路与清理分支管的出口端连通，在清理分支管的两端分别设有带压力控制阀的注浆口，所述注浆口处压力控制阀的压力大于充气压力小于注浆压力；所述收紧装置的收紧钢丝绳伸入清理主管，并穿过清理主管和清理分支管后与两道环形弹性伸缩式封堵钢板的磁性钢片连接；并在步骤（7）的第一次磁性钢片吸附之前和步骤（10）的最后一次磁性钢片吸附之前，利用空压机系统向清理主管内加气，清除磁性钢片与盾构机壳体接触面的杂质；在步骤（10）中磁性钢片与始发环管片接触形成永久性刚性密封时，通过清理主管和清理分支管向两道伸缩式钢板之间注浆填充洞门间隙。

5.一种盾构接收洞门止水装置，包括安装在盾构接收洞门处的预埋洞门环（1），预埋洞门环（1）的筒状环体（100）预埋在到达洞门的内环面，其外环板（101）预埋在洞口的外端面形成截面为横向L型的支撑结构，其特征在于：所述止水装置包括外置延长洞门环（2）、磁性密封构件、设置在延长洞门环（2）与预埋洞门环（1）连接部位的第一道帘布橡胶板（3）、设置在延长洞门环（2）外侧的第二道帘布橡胶板（4）；所述磁性密封构件包括焊接在预埋洞门环筒状环体（100）内环面的两道环形弹性伸缩式封堵钢板（7）、弹性伸缩式封堵钢板的收紧装置（9）、设置在弹性伸缩式封堵钢板（7）内环的磁性钢片（8）和磁性钢片清理装置（5），两道弹性伸缩式封堵钢板（7）之间的间距为30～50cm，所述磁性钢片（8）为弧度与盾构机外壳（10）弧度相匹配的弧形片，并在盾构机通过时与盾构机外壳（10）或接收管片（11）背部钢板吸附形成密封结构；所述收紧装置包括设置在洞门外侧的收紧机构（900）和收紧钢丝绳（901），所述收紧钢丝绳（901）伸入预埋洞门环（1）内侧分别与两道弹性伸缩式封堵钢板（7）的磁性钢片（8）连接，在收紧机构（900）的作用，收紧钢丝绳（901）带动两道弹性伸缩式封堵钢板（7）的磁性钢片（8）环向向外收缩；所述清理装置（5）包括预埋在洞门端头侧墙（6）内的清理主管（501）、设置在弹性伸缩式封堵钢板（7）内的伸缩管（505）和开设在磁性钢片（8）上的清理孔（502），所述清理主管（501）外端置于洞门外侧，并设有注浆和充气接头（503），内端伸入筒状环体（100）内侧并与弹性伸缩式封堵钢板（7）内的伸缩管（505）进口端密封连通，弹性伸缩式封堵钢板（7）内的伸缩管（505）的出口端与磁性钢片（8）上的清理孔（502）密封连通；所述清理主管（501）外端的注浆和充气接头（503）在盾构始发之前与充气装置连接，通过充气消除磁性钢片（8）临近盾构机外壳（10）一侧的杂质，在盾构始发完成之后，与注浆装置连接进行注浆。

6.根据权利要求5所述的一种盾构接收洞门止水装置，其特征在于：所述延长洞门环（2）是由环形内挡板（200）、环形外挡板（201）和弧形挡板（203）组成；所述第一道帘布橡胶板（3）和第二道帘布橡胶板（4）均包括环形橡胶帘布、环形压板和多块折页压板，所述第一道帘布橡胶板（3）的环形橡胶帘布固定在预埋洞门环的外环板（101）上，延长洞门环（2）的环形内挡板（200）为第一道帘布橡胶板（3）的环形压板，其内表面压设在第一道帘布橡胶板（3）的环形橡胶帘布外，并通过多块安装在环形内挡板（200）外表面多块帘布压板固定；所述第二道帘布橡胶板（4）安装在延长洞门环（2）的环形外挡板（201）外侧。

7.根据权利要求5所述的一种盾构接收洞门止水装置，其特征在于：所述两道弹性伸缩式封堵钢板（7）的收紧装置和磁性钢片清理装置共用；在筒状环体（100）内侧安装有清理分支管（504），所述清理主管（501）内端通过清理分支管（504）分别与两道弹性伸缩式封堵钢板（7）内的伸缩管（505）密封连接，每个弹性伸缩式封堵钢板（7）内的伸缩管（505）与其对应的磁性钢片（8）上的清理孔（502）密封连通；在清理分支管（504）的两端分别设有带压力控制阀的注浆口（500），所述注浆口（500）处压力控制阀的压力大于充气压力小于注浆压力。

8.根据权利要求5所述的一种盾构接收洞门止水装置，其特征在于：所述弹性伸缩式封堵钢板（7）是由6～8块弧形伸缩钢板组成；每块弧形伸缩钢板包括从外向内三层套接式伸缩钢板，每层伸缩钢板与其伸缩套之间设有伸缩弹簧（700），所述磁性钢片（8）的环向长度小于内层伸缩钢板（701）的环向长度，并安装在内层伸缩钢板（701）的内环中部的位置，在内层伸缩钢板（701）内环未设置磁性钢片（8）的部位设有与磁性钢片（8）厚度相同的密封垫层（702）；所述伸缩管（505）设置在每层伸缩钢板与其伸缩套之间，在外层钢板套（703）、中层钢板套（704）以及内层伸缩钢板（701）上对应开设有与伸缩管（505）以及清理孔（502）连通的通孔（707）；每块弧形伸缩钢板的中层钢板套（704）和内层伸缩钢板（701）两侧分别设有海绵密封条（705），在中层钢板套（704）和内层伸缩钢板（701）的两侧端面对应开设有密封条嵌入槽（706），所述海绵密封条（705）在两伸缩钢板呈收缩状态时，嵌入对应的密封条嵌入槽（706）内，并在伸缩钢板伸出状态时，将相邻两块弧形伸缩钢板之间的间隙密封。

9.根据权利要求8所述一种盾构接收洞门止水装置，其特征在于：每块弧形伸缩钢板配套设有一个收紧装置和一套磁性钢片清理装置，在清理主管（501）临近外端接头的位置设有密封穿孔（5011），每个收紧装置的收紧钢丝绳（901）端部设有与磁性钢片（8）的清理孔（502）相匹配的固定套管（9011），收紧钢丝绳（901）通过其端部的固定套管（9011）固定安装在清理孔（502）的孔口，其另一端沿着伸缩钢板内的通孔（707）和伸缩管（505）延伸至清理分支管（504）和清理主管（501）内，并从密封穿孔（5011）穿出后伸出洞门端面与收紧机构（900）连接，并由收紧机构（900）控制收紧钢丝绳（901）带动磁性钢片（8）环向移动；所述收紧机构（900）采用手拉葫芦。

Images