CN111980718B - 一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，该方法包括以下步骤：一、盾构机小半径转弯掘进阶段划分；二、开挖小半径转弯正常掘进段；三、开挖小半径转弯下穿建筑物掘进段；四、开挖小半径转弯车站过渡掘进段；五、下穿车站连续墙。本发明通过所述第一注射组件填充膨润土，既可以在盾构机外侧形成保护膜，减少盾构机和土体间摩擦力，能够较好的减少盾构机前进过程中对后续地层的扰动；同时在盾构机外侧形成的膨润土层可在后续同步注浆的过程中，防止同步浆液向外扩散；在盾构机的盾尾通过一环管片后对该环管片进行二次注浆，在后续掘进过程中，避免前一环管片对后一环管片造成扰动。
Description
技术领域
本发明属于暗挖隧道施工技术领域，尤其是涉及一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法。
背景技术
在城市中修建地铁往往存在下穿建筑物的情况，在盾构过程中为了保证建筑物的稳定性，需要改进现有的掘进方法，防止在掘进过程中对建筑物的正常使用造成影响；另外，当施工过程中盾构的区域主要为冲湖积层区域时，地层为黏土、粉土、粉砂及泥炭质土，地下水位普遍在地面以下3～4米附近，主要为孔隙潜水，微承压水及上层滞水，含水量较为丰富，区间线路上方存在燃气，自来水，电力等诸多管线，受此地质条件的影响，盾构机还需要下穿建筑物并伴随转弯时，不仅与需要下穿的建筑物桩基础之间的距离较短，同时转弯过程中相应的转弯半径也较小，转弯半径会小于400米，加大了盾构该区域的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，通过所述第一注射组件填充膨润土，既可以在盾构机外侧形成保护膜，减少盾构机和土体间摩擦力，能够较好的减少盾构机前进过程中对后续地层的扰动；同时在盾构机外侧形成的膨润土层可在后续同步注浆的过程中，防止同步浆液向外扩散；在盾构机的盾尾通过一环管片后对该环管片进行二次注浆，在后续掘进过程中，避免前一环管片对后一环管片造成扰动。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、盾构机小半径转弯掘进阶段划分：对待施工小半径转弯段进行施工阶段划分，待施工小半径转弯段包括依次连接的小半径转弯正常掘进段、小半径转弯下穿建筑物掘进段、小半径转弯车站过渡掘进段；所述待施工小半径转弯段对应的弧度阈值为
步骤二、开挖小半径转弯正常掘进段,过程如下：
步骤201、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的厚浆的质量比制备所述小半径转弯正常掘进段的同步注浆浆液，启动盾构机在小半径转弯正常掘进段中进行掘进，同时对盾尾的管片进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层；注浆过程中每一环外侧的管片注浆量和每一环内侧的管片注浆量之比按体积比计算为3:1；
步骤202、对小半径转弯正常掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层；
步骤203、调整盾构机掘进姿态：盾构机每掘进10环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
步骤204、多次重复步骤201至步骤203，直至盾构机的前盾掘进至小半径转弯正常掘进段末端；
步骤三、开挖小半径转弯下穿建筑物掘进段，过程如下:
步骤301、安装膨润土注射装置：在中盾内安装膨润土注射装置，所述膨润土注射装置包括竖向设置在所述中盾内用于向所述盾构机外侧填充膨润土的第一注射组件、水平设置在所述中盾内用于向所述盾构机的刀盘填充膨润土的第二注射组件、以及设置在所述中盾内用于向所述第一注射组件和所述第二注射组件中注射膨润土的膨润土泵；所述第一注射组件、所述第二注射组件和所述膨润土泵之间通过注射三通管连接；
所述第一注射组件和所述注射三通管的管口之间设置有第一截止阀，所述第二注射组件和所述注射三通管的管口之间设置有第二截止阀；
步骤302、填充膨润土：打开第一截止阀并启动膨润土泵，盾构机在小半径转弯下穿建筑物掘进段进行掘进，向盾构机的盾体与周围未开挖的土体之间填充膨润土；
步骤303、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的水泥浆和水玻璃的质量比制备所述小半径转弯下穿建筑物掘进段的同步注浆浆液，对盾尾的管片进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层；注浆过程中每一环外侧的管片注浆量和每一环内侧的管片注浆量之比按体积比计算为3:1；
步骤304、对小半径转弯下穿建筑物掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层；
步骤305、调整盾构机掘进姿态：盾构机每掘进10环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
步骤306、多次重复步骤301至步骤305，直至盾构机的盾尾掘进至小半径转弯下穿建筑物掘进段末端；
步骤四、开挖小半径转弯车站过渡掘进段，过程如下：
步骤401、填充膨润土：盾构机在小半径转弯车站过渡掘进段进行掘进，利用所述第一注射组件继续向盾构机的盾体与周围未开挖的土体之间填充膨润土；同时打开第二截止阀，向盾构机的刀盘与土体之间填充膨润土；
步骤402、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的水泥浆和水玻璃的质量比制备所述小半径转弯车站过渡掘进段的同步注浆浆液，对盾尾的管片进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层；注浆过程中每一环外侧的管片注浆量和每一环内侧的管片注浆量之比按体积比计算为3:1；
步骤403、对小半径转弯车站过渡掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层；
步骤404、调整盾构机掘进姿态：盾构机每掘进15环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
步骤405、多次重复步骤401至步骤404，直至盾构机的前盾掘进至车站地连墙的前方；
步骤五、下穿车站连续墙：对所述车站地连墙进行掘进，直至与车站连通。
上述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤201、步骤303和步骤402中，在盾尾上均设置有同步注浆孔组件，所述同步注浆孔组件包括对称设置在所述盾尾上的右侧注浆孔组和左侧注浆孔组，所述右侧注浆孔组和所述左侧注浆孔组的结构尺寸均相同，所述右侧注浆孔组包括对称设置在所述盾尾上的同步注浆孔，四个所述同步注浆孔沿盾尾的圆周方向均匀布设。
上述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤202、步骤304和步骤403中，在盾尾管片的顶部均开设有二次注浆孔组件，所述二次注浆孔组件包括对称设置在该环管片顶部的二次注浆孔，所述二次注浆孔的中心线与该环管片竖向中轴线之间的夹角不大于45°。
上述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤202、步骤304和步骤403中，所述二次注浆组件包括设置在二次注浆孔内的注浆管和设置在同环管片内用于向所述注浆管中注浆的注浆机，所述注浆管和所述注浆机之间通过辅助件连接，所述辅助件包括设置在所述注浆管上的注浆三通管和设置在所述注浆三通管和所述注浆机之间的注浆连接管。
上述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤301中，所述盾构机的中盾周侧设置有六个径向孔，所述第一注射组件包括三根第一注射管，三根第一注射管中的一根第一注射管布设在所述中盾顶部的径向孔内，三根第一注射管中的另两根第一注射管对称设置在中盾顶部径向孔两侧的径向孔内，三根所述第一注射管的一端均穿过在所述径向孔延伸至所述盾构机外侧，三根所述第一注射管的另一端均与第一输送管连通。
上述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤301中，所述第二注射组件包括与所述盾构机的刀盘连接的多根第二注射管，多根所述第二注射管的一端均穿过所述盾构机的刀盘延伸至所述盾构机的刀盘外侧，多根所述第二注射管的另一端均与第二输送管连通。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在盾构机转弯时，根据盾构机与两侧管片之间的间隙，对同步注浆浆液的注浆量进行调整，避免两侧管片发生错台破损，有效确保成型管片的质量，稳固了成型隧道。
2、本发明通过设置所述第一注射组件向所述盾构机外侧填充膨润土，可在盾构机外侧形成一层膨润土层，利用该膨润土层既可以在盾构机外侧形成保护膜，能及时填充盾体和土体间隙，减少盾构机和土体间摩擦力，能够较好的减少盾构机前进过程中对后续地层的扰动；同时在盾构机外侧形成的膨润土层可在后续同步注浆的过程中，防止同步浆液向外扩散，使同步浆液更好的在管片外侧形成同步注浆加固层。
3、本发明中根据划分的施工阶段，对盾构机进行不同的换站操作，可确保盾构机的掘进路线，避免盾构机掘进过程中产生偏差，同时也可保证管片最终的成型姿态。
4、本发明在盾构机的盾尾通过一环管片后对该环管片进行二次注浆，二次注浆的浆液可在管片背后迅速凝固，使掘进过程中的同步浆液也可以及时凝固达到相应强度，在后续掘进过程中，前一环管片背后浆液可及时凝固并达到初始稳定状态，避免前一环管片对后一环管片造成扰动。
综上所述，本发明通过所述第一注射组件填充膨润土，既可以在盾构机外侧形成保护膜，减少盾构机和土体间摩擦力，能够较好的减少盾构机前进过程中对后续地层的扰动；同时在盾构机外侧形成的膨润土层可在后续同步注浆的过程中，防止同步浆液向外扩散；在盾构机的盾尾通过一环管片后对该环管片进行二次注浆，在后续掘进过程中，避免前一环管片对后一环管片造成扰动。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明盾构机开挖小半径转弯正常掘进段时同步注浆的施工状态示意图。
图2为本发明膨润土注射装置的结构示意图。
图3为本发明第一注射组件填充膨润土的施工状态示意图。
图4为本发明盾构机开挖小半径转弯下穿建筑物掘进段时同步注浆的施工状态示意图。
图5为本发明盾构机开挖小半径转弯车站过渡掘进段时同步注浆的施工状态示意图。
图6为本发明盾构机转弯过程中时调整掘进姿态的施工状态示意图。
图7为本发明二次注浆的施工状态示意图。
图8为本发明同步注浆孔在盾构机尾部的位置布设示意图。
图9为本发明二次注浆孔在管片上的位置布设示意图。
图10为本发明的流程图。
附图标记说明:
1—盾构机； 2—建筑物； 3—管片；
4—同步注浆孔； 5—同步注浆加固层； 6—二次注浆孔；
7—二次注浆加固层； 8—盾构机位置检测全站仪； 9—桩基础；
10—土体； 11—膨润土； 12—车站地连墙；
13—车站； 14—注浆管； 15—注浆机；
16—注浆三通管； 17—注浆连接管； 18—注浆截止阀；
19—激光靶； 20—后视棱镜； 21—中盾；
22—膨润土泵； 23—注射三通管； 24—第一截止阀；
25—第二截止阀； 26—第一注射管； 27—第一输送管；
28—第二注射管； 29—第二输送管； 30—盾尾。
具体实施方式
如图1至图10所示的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，包括以下步骤：
步骤一、盾构机小半径转弯掘进阶段划分：对待施工小半径转弯段进行施工阶段划分，待施工小半径转弯段包括依次连接的小半径转弯正常掘进段、小半径转弯下穿建筑物掘进段、小半径转弯车站过渡掘进段；所述待施工小半径转弯段对应的弧度阈值为
实际使用过程中，盾构机1的转弯半径仅为350米，且需要下穿的建筑物2和车站地连墙12之间的间距较短，对盾构机1的开挖工作带来不便。实际使用时，所述小半径转弯下穿建筑物掘进段对应的弧度为
所述小半径转弯车站过渡掘进段对应的弧度为
在盾构机1在转弯前，需要调整掘进参数：降低所述盾构机1的掘进速度、掘进推力、以及刀盘扭矩；同时降低盾构机1的排渣门开度和螺旋机转速；将盾构机1的掘进速度调整为50cm/min(正常掘进阶段为70cm/min～80cm/min),推力由1850t降低至1680t，刀盘扭矩相应降低10％。刀盘扭矩及推力的降低可最大限度减少盾构机1掘进对土体10的扰动，同时可确保地面建筑物状态稳定。同时盾构机1在掘进过程中刀盘对土体造成扰动及土压变化，会造成地层沉降，正常掘进过程中主要通过控制排渣门开度、螺旋机转速等参数控制出土速度，从而控制土仓顶部压力以控制该平衡状态，在下穿建筑物2的掘进过程中，使土仓顶区压力较正常掘进段增加0.1bar，土仓内增加土存量至3/4掘进正常掘进过程中土仓内存土为满仓土的1/2，最小限度减少刀盘对土体造成扰动及土压变化。
步骤二、开挖小半径转弯正常掘进段,过程如下：
如图1所示，步骤201、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的厚浆的质量比制备所述小半径转弯正常掘进段的同步注浆浆液，启动盾构机1在小半径转弯正常掘进段中进行掘进，同时对盾尾30的管片3进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层5；注浆过程中每一环外侧的管片3注浆量和每一环内侧的管片3注浆量之比按体积比计算为3:1；
实际施工过程中，盾构机1转弯使盾尾30每一环内侧的管片3与盾构机1之间的间隙和每一环外侧的管片3与盾构机1之间的间隙产生偏差，其中，每一环外侧的管片3与盾构机1之间产生的间隙较大，需对外侧的管片3增加注浆量。
如图7所示，步骤202、对小半径转弯正常掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾30的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层7；
实际使用时，管片3脱离盾尾30后会对地面造成沉降影响，因掘进过程中所述小半径转弯正常掘进段的同步注浆浆液未能及时凝固管片3脱离盾尾30后产生一定土体扰动，在该过程中，采用高浓度水玻璃和水泥浆液按1:1的比例，及时在管片3脱离盾尾30后在该环管片上进行钻孔注浆施工，每环管片注浆的注浆量优选为1.2m3，使掘进过程中的同步注浆亦可及时凝固达到相应强度，在后续掘进过程中，前一环管片背后浆液可及时凝固并达到初始稳定状态，不会因为后一环掘进过程中参数变化而变化。
如图6所示，步骤203、调整盾构机掘进姿态：盾构机1每掘进10环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机1的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
实际使用时，350米小转弯半径因转弯半径小，盾构机1沿既有坐标掘进，成型隧道可能产生偏差，因此进入转弯前将姿态调整，提前进入曲线内侧掘进。掘进过程中所述盾构机位置检测全站仪8每10环换站一次，正常掘进过程中30环～40环换站一次，曲线段加强换站可减少测量误差，换站同时对管片3成型姿态进行测量，经过姿态缓慢调整及不断进行管片3姿态测量，确保管片3的成型姿态水平及垂直方向上的距离均控制在-30mm～30mm之内。将激光靶19安装在所述盾构机1上，所述盾构机位置检测全站仪8的激光照射到激光靶19和后视棱镜20上，实现对盾构机1的实时测量。如图6所示，若按照传统施工方法中30环～40环换站一次，所述盾构机1掘进至图中虚线位置，所述盾构机位置检测全站仪8的激光无法照射至激光靶19和后视棱镜20上，就无法对盾构机1的掘进进行实时测量，因此需要将盾构机位置检测全站仪8的测量调成每10环换站一次，才能实现对盾构机1的实时测量。
步骤204、多次重复步骤201至步骤203，直至盾构机1的前盾掘进至小半径转弯正常掘进段末端；
步骤三、开挖小半径转弯下穿建筑物掘进段，过程如下:
如图2所示，步骤301、安装膨润土注射装置：在中盾21内安装膨润土注射装置，所述膨润土注射装置包括竖向设置在所述中盾21内用于向所述盾构机1外侧填充膨润土11的第一注射组件、水平设置在所述中盾21内用于向所述盾构机的刀盘填充膨润土11的第二注射组件、以及设置在所述中盾21内用于向所述第一注射组件和所述第二注射组件中注射膨润土11的膨润土泵22；所述第一注射组件、所述第二注射组件和所述膨润土泵22之间通过注射三通管23连接；
所述第一注射组件和所述注射三通管23的管口之间设置有第一截止阀24，所述第二注射组件和所述注射三通管23的管口之间设置有第二截止阀25；
如图3和图4所示，步骤302、填充膨润土：打开第一截止阀24并启动膨润土泵22，盾构机1在小半径转弯下穿建筑物掘进段进行掘进，向盾构机1的盾体与周围未开挖的土体10之间填充膨润土11；
实际使用时，盾构机1下穿建筑物2时与该建筑物2的桩基础9之间的最短距离仅为2.6米，间距较短，施工中盾构机1的盾体与周围未开挖的土体10之间存在1.5cm间隙会造成地面沉降，通过填充膨润土11及时填充盾体和土体10间隙，减少盾构机1和土体间摩擦力，能够较好的减少盾构机1前进过程中对后续地层的扰动。
如图4所示，步骤303、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的水泥浆和水玻璃的质量比制备所述小半径转弯下穿建筑物掘进段的同步注浆浆液，对盾尾30的管片3进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层5；注浆过程中每一环外侧的管片3注浆量和每一环内侧的管片3注浆量之比按体积比计算为3:1；
实际施工过程中，所述小半径转弯下穿建筑物掘进段仍为小半径转弯阶段，因此盾构机1转弯使盾尾30每一环内侧的管片3与盾构机1之间的间隙和每一环外侧的管片3与盾构机1之间的间隙产生偏差，其中，每一环外侧的管片3与盾构机1之间产生的间隙较大，需对外侧的管片3增加注浆量。在进行同步注浆的过程中，同步浆液与填充在所述盾构机1的盾体与周围未开挖的土体10之间填充膨润土11相混合，使同步浆液和膨润土11结合，能更好的填充盾体和土体10间隙，同时防止同步浆液向外扩散。
如图7所示，步骤304、对小半径转弯下穿建筑物掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾30的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层7；
实际使用时，管片3脱离盾尾30后会对地面造成沉降影响，因掘进过程中所述小半径转弯下穿建筑物掘进段的同步注浆浆液未能及时凝固管片3脱离盾尾30后产生一定土体扰动，在该过程中，采用高浓度水玻璃和水泥浆液按1:1的比例，及时在管片3脱离盾尾30后在该环管片上进行钻孔注浆施工，水玻璃含量较传统施工中的二次注浆增加2倍，每环管片3注浆的注浆量优选为1.2m3，使掘进过程中的所述小半径转弯下穿建筑物掘进段的同步注浆浆液可及时凝固达到相应强度，在后续掘进过程中，前一环管片3背后浆液可及时凝固并达到初始稳定状态，不会因为后一环掘进过程中参数变化而变化。
步骤305、调整盾构机掘进姿态：盾构机1每掘进10环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机1的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
步骤306、多次重复步骤301至步骤305，直至盾构机1的盾尾30掘进至小半径转弯下穿建筑物掘进段末端；
步骤四、开挖小半径转弯车站过渡掘进段，过程如下：
如图5所示，步骤401、填充膨润土：盾构机1在小半径转弯车站过渡掘进段进行掘进，利用所述第一注射组件继续向盾构机1的盾体与周围未开挖的土体10之间填充膨润土11；同时打开第二截止阀25，向盾构机1的刀盘与土体10之间填充膨润土11；
步骤402、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的水泥浆和水玻璃的质量比制备所述小半径转弯车站过渡掘进段的同步注浆浆液，对盾尾30的管片3进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层5；注浆过程中每一环外侧的管片3注浆量和每一环内侧的管片3注浆量之比按体积比计算为3:1；
如图7所示，步骤403、对小半径转弯车站过渡掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾30的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层7；
步骤404、调整盾构机掘进姿态：盾构机1每掘进15环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机1的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
步骤405、多次重复步骤401至步骤404，直至盾构机1的前盾掘进至车站地连墙12的前方；
步骤五、下穿车站连续墙：对所述车站地连墙12进行掘进，直至与车站13连通。
需要说明的是，步骤202、步骤304和步骤403中，每环管片中二次注浆的注浆量均为1m3～1.5m3；步骤302中，每环管片中膨润土11的填充量均为0.3m3～0.5m3。
如图8所示，本实施例中，步骤201、步骤303和步骤402中，在盾尾30上均设置有同步注浆孔组件，所述同步注浆孔组件包括对称设置在所述盾尾30上的右侧注浆孔组和左侧注浆孔组，所述右侧注浆孔组和所述左侧注浆孔组的结构尺寸均相同，所述右侧注浆孔组包括对称设置在所述盾尾30上的同步注浆孔4，四个所述同步注浆孔4沿盾尾30的圆周方向均匀布设。
如图9所示，本实施例中，步骤202、步骤304和步骤403中，在盾尾30管片的顶部均开设有二次注浆孔组件，所述二次注浆孔组件包括对称设置在该环管片顶部的二次注浆孔6，所述二次注浆孔6的中心线与该环管片3竖向中轴线之间的夹角不大于45°。
如图7所示，本实施例中，步骤202、步骤304和步骤403中，所述二次注浆组件包括设置在二次注浆孔6内的注浆管14和设置在同环管片内用于向所述注浆管14中注浆的注浆机15，所述注浆管14和所述注浆机15之间通过辅助件连接，所述辅助件包括设置在所述注浆管14上的注浆三通管16和设置在所述注浆三通管16和所述注浆机15之间的注浆连接管17。
实际使用时，所述注浆机15为双液同步注浆机，所述盾构机1转弯过程中所需要的二次注浆浆液均为双液浆注浆，因此需要两个注浆连接管17将二次注浆浆液输送至所述注浆管14中，此时需要在所述注浆管14上安装注浆三通管16，可确保所述注浆管14同时注入两种浆液。在所述注浆管14和所述注浆三通管16之间安装一个注浆截止阀18，当向一个注浆管14中注浆完毕后，可关闭注浆截止阀18并将注浆孔组件移至另一个注浆管14对其进行注浆。
如图2和图3所示，本实施例中，步骤301中，所述盾构机的中盾21周侧设置有六个径向孔，所述第一注射组件包括三根第一注射管26，三根第一注射管26中的一根第一注射管26布设在所述中盾21顶部的径向孔内，三根第一注射管26中的另两根第一注射管26对称设置在中盾21顶部径向孔两侧的径向孔内，三根所述第一注射管26的一端均穿过在所述径向孔延伸至所述盾构机外侧，三根所述第一注射管26的另一端均与第一输送管27连通。
实际使用时，所述中盾21上预留有径向孔，利用预留的径向孔安装所述第一注射组件，在所述中盾21的上半部分设置所述第一注射管26即可，在盾构机1行进过程中，随着所述盾构机1的转动，所述第一注射组件可在所述盾构机1外侧均注射上膨润土11；同时相邻两根所述第一注射管26之间的夹角均为60°，施工过程中因重力作用，注射的膨润土11可自行覆盖整个盾构机1外侧。所述中盾21上径向孔的内径大于所述第一注射管26的直径，安装所述第一注射管26时可用快速水泥填充所述径向孔和所述第一注射管26之间的间隙。
如图3所示，本实施例中，步骤301中，所述第二注射组件包括与所述盾构机的刀盘连接的多根第二注射管28，多根所述第二注射管28的一端均穿过所述盾构机的刀盘延伸至所述盾构机的刀盘外侧，多根所述第二注射管28的另一端均与第二输送管29连通。
实际使用时，所述第二注射组件的主要作用是为了向所述盾构机的刀盘和土体10之间填充膨润土11，减少盾构机1和土体10间摩擦力，能够较好的减少盾构机1前进过程中对后续地层的扰动，减小所述盾构机的刀盘的磨损。如图2所示，所述注射三通管23的一端与所述膨润土泵22的输出端连通，所述注射三通管23的一端与所述第一输送管27连接，所述注射三通管23的另一端与所述第二输送管29连接；所述第一截止阀24布设在所述注射三通管23与所述第一输送管27之间，所述第二截止阀25布设在所述注射三通管23与所述第二输送管29之间。
填充膨润土时，所述第一注射管26插装在所述中盾21上的径向孔内，通过所述第一输送管27与膨润土泵22连通，并在所述第一输送管27远离所述第一注射管26的端部设置第一截止阀24；所述第二注射管28通过第二输送管29与膨润土泵22连通，并在所述第二输送管29远离所述第二注射管28的端部设置第二截止阀25；利用注射连接管将膨润土泵22与膨润土罐连通，启动膨润土泵22，如图3所示，打开所述第一截止阀24关闭所述第二截止阀25，可通过所述第一注射组件向所述盾构机1外侧填充膨润土11；打开所述第二截止阀25关闭所述第一截止阀24，可通过所述第二注射组件向所述盾构机的刀盘前侧填充膨润土11；同时打开所述第一截止阀24和所述第二截止阀25，可同时向所述盾构机1外侧和所述盾构机的刀盘前侧填充膨润土11。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、盾构机小半径转弯掘进阶段划分：对待施工小半径转弯段进行施工阶段划分，待施工小半径转弯段包括依次连接的小半径转弯正常掘进段、小半径转弯下穿建筑物掘进段、小半径转弯车站过渡掘进段；所述待施工小半径转弯段对应的弧度阈值为
步骤二、开挖小半径转弯正常掘进段,过程如下：
步骤201、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的厚浆的质量比制备所述小半径转弯正常掘进段的同步注浆浆液，启动盾构机(1)在小半径转弯正常掘进段中进行掘进，同时对盾尾(30)的管片(3)进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层(5)；注浆过程中每一环外侧的管片(3)注浆量和每一环内侧的管片(3)注浆量之比按体积比计算为3:1；
步骤202、对小半径转弯正常掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾(30)的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层(7)；
步骤203、调整盾构机掘进姿态：盾构机(1)每掘进10环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机(1)的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
步骤204、多次重复步骤201至步骤203，直至盾构机(1)的前盾掘进至小半径转弯正常掘进段末端；
步骤三、开挖小半径转弯下穿建筑物掘进段，过程如下:
步骤301、安装膨润土注射装置：在中盾(21)内安装膨润土注射装置，所述膨润土注射装置包括竖向设置在所述中盾(21)内用于向所述盾构机(1)外侧填充膨润土(11)的第一注射组件、水平设置在所述中盾(21)内用于向所述盾构机的刀盘填充膨润土(11)的第二注射组件、以及设置在所述中盾(21)内用于向所述第一注射组件和所述第二注射组件中注射膨润土(11)的膨润土泵(22)；所述第一注射组件、所述第二注射组件和所述膨润土泵(22)之间通过注射三通管(23)连接；
所述第一注射组件和所述注射三通管(23)的管口之间设置有第一截止阀(24)，所述第二注射组件和所述注射三通管(23)的管口之间设置有第二截止阀(25)；
步骤302、填充膨润土：打开第一截止阀(24)并启动膨润土泵(22)，盾构机(1)在小半径转弯下穿建筑物掘进段进行掘进，向盾构机(1)的盾体与周围未开挖的土体(10)之间填充膨润土(11)；
步骤303、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的水泥浆和水玻璃的质量比制备所述小半径转弯下穿建筑物掘进段的同步注浆浆液，对盾尾(30)的管片(3)进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层(5)；注浆过程中每一环外侧的管片(3)注浆量和每一环内侧的管片(3)注浆量之比按体积比计算为3:1；
步骤304、对小半径转弯下穿建筑物掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾(30)的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层(7)；
步骤305、调整盾构机掘进姿态：盾构机(1)每掘进10环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机(1)的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
步骤306、多次重复步骤301至步骤305，直至盾构机(1)的盾尾(30)掘进至小半径转弯下穿建筑物掘进段末端；
步骤四、开挖小半径转弯车站过渡掘进段，过程如下：
步骤401、填充膨润土：盾构机(1)在小半径转弯车站过渡掘进段进行掘进，利用所述第一注射组件继续向盾构机(1)的盾体与周围未开挖的土体(10)之间填充膨润土(11)；同时打开第二截止阀(25)，向盾构机(1)的刀盘与土体(10)之间填充膨润土(11)；
步骤402、盾尾管片同步注浆：按照设计要求的水泥浆和水玻璃的质量比制备所述小半径转弯车站过渡掘进段的同步注浆浆液，对盾尾(30)的管片(3)进行同步注浆加固，在该环管片外侧形成同步注浆加固层(5)；注浆过程中每一环外侧的管片(3)注浆量和每一环内侧的管片(3)注浆量之比按体积比计算为3:1；
步骤403、对小半径转弯车站过渡掘进段的管片进行二次注浆：在盾尾(30)的一环管片同步注浆结束后，利用二次注浆组件对该环管片进行二次注浆，在该环管片顶部形成二次注浆加固层(7)；
步骤404、调整盾构机掘进姿态：盾构机(1)每掘进15环管片，对盾构机进行一次换站操作，确保盾构机(1)的掘进路线与设计路线之间的偏差控制在-30mm～30mm之内；
步骤405、多次重复步骤401至步骤404，直至盾构机(1)的前盾掘进至车站地连墙(12)的前方；
步骤五、下穿车站连续墙：对所述车站地连墙(12)进行掘进，直至与车站(13)连通。
2.根据权利要求1所述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤201、步骤303和步骤402中，在盾尾(30)上均设置有同步注浆孔组件，所述同步注浆孔组件包括对称设置在所述盾尾(30)上的右侧注浆孔组和左侧注浆孔组，所述右侧注浆孔组和所述左侧注浆孔组的结构尺寸均相同，所述右侧注浆孔组包括对称设置在所述盾尾(30)上的同步注浆孔(4)，四个所述同步注浆孔(4)沿盾尾(30)的圆周方向均匀布设。
3.根据权利要求1所述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤202、步骤304和步骤403中，在盾尾(30)管片的顶部均开设有二次注浆孔组件，所述二次注浆孔组件包括对称设置在该环管片顶部的二次注浆孔(6)，所述二次注浆孔(6)的中心线与该环管片(3)竖向中轴线之间的夹角不大于45°。
4.根据权利要求3所述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤202、步骤304和步骤403中，所述二次注浆组件包括设置在二次注浆孔(6)内的注浆管(14)和设置在同环管片内用于向所述注浆管(14)中注浆的注浆机(15)，所述注浆管(14)和所述注浆机(15)之间通过辅助件连接，所述辅助件包括设置在所述注浆管(14)上的注浆三通管(16)和设置在所述注浆三通管(16)和所述注浆机(15)之间的注浆连接管(17)。
5.根据权利要求1所述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤301中，所述盾构机的中盾(21)周侧设置有六个径向孔，所述第一注射组件包括三根第一注射管(26)，三根第一注射管(26)中的一根第一注射管(26)布设在所述中盾(21)顶部的径向孔内，三根第一注射管(26)中的另两根第一注射管(26)对称设置在中盾(21)顶部径向孔两侧的径向孔内，三根所述第一注射管(26)的一端均穿过在所述径向孔延伸至所述盾构机外侧，三根所述第一注射管(26)的另一端均与第一输送管(27)连通。
6.根据权利要求1所述的一种盾构机小半径转弯并下穿建筑物的掘进方法，其特征在于：步骤301中，所述第二注射组件包括与所述盾构机的刀盘连接的多根第二注射管(28)，多根所述第二注射管(28)的一端均穿过所述盾构机的刀盘延伸至所述盾构机的刀盘外侧，多根所述第二注射管(28)的另一端均与第二输送管(29)连通。
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