CN113027471A - 一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，属于隧道施工技术领域，其包括S1、确定地铁隧道建设路线和基坑位置，并挖设基坑；S2、在隧道口处建设为隧道口加固的临时加固装置；S3、将盾构机吊装入基坑内，并使盾构机的机头位置位于隧道口处，通过盾构机完成隧道的开凿工作；S4、将临时加固装置拆除。本申请具有降低临时加固装置的施工难度，缩短施工周期的效果。

Description

一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法

技术领域

本申请涉及隧道施工的领域，尤其是涉及一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法。

背景技术

盾构法是现代隧道施工的一种全机械化施工方法，其主要使用的机械设备为盾构机，分为土压平衡盾构和泥水平衡盾构两种类型，其中以土压平衡盾构使用较多，盾构机在隧道掘进过程中通过刀具进行泥土切削和岩石破碎。土压平衡盾构机是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来进入刀盘后面的贮留密封舱（即土仓）内，并使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。螺旋运输机是靠转速控制来掌握出土量，出土量要密切配合刀盘切削速度，以保持密封舱内始终充满泥土而又不致过于饱满。这种盾构避免了局部气压盾构主要缺点，也省略了泥水加压盾构投资较大的控制系统、泥水输送系统和泥水处理等设备。

现如今盾构始发环节对辅助施工法依赖性很大，并需要在进行隧道挖掘时在隧道口处搭建临时加固的装置，而现如今的临时加固装置使采用钢筋混凝土和钢套筒固定制成，该方式为隧道口起到了良好的支撑作用。

针对上述中的相关技术，发明人认为上述的方案虽然对隧道口起到了良好的支撑作用，但是存在有施工复杂，施工周期较长的缺陷。

发明内容

为了达到降低临时加固装置的施工难度，从而缩短施工周期的效果，本申请提供一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法。

本申请提供的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法采用如下的技术方案：

一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，包括以下步骤：

S1、确定地铁隧道建设路线和基坑位置，并挖设基坑；

S2、在基坑内沿着所需隧道开凿的路线开设隧道口，并为隧道口的位置搭建临时加固装置，临时加固装置包括支撑梁架和加固板，支撑梁架搭建在隧道口的外侧，加固板沿着隧道口内壁设置在隧道口的内侧，加固板设置有多个，在加固板和加固板之间设置有连接板，连接板和支撑梁架之间设置有连接杆，连接板和加固板之间设置有用于两者固定的插接组件，连接杆背离隧道口的一端设置有用于和支撑梁架卡接固定的固定组件，将连接杆穿过连接板的内部并带动插接组件使加固板和连接板固定，再将连接杆穿过支撑梁架通过固定组件使连接杆和支撑梁架固定；

S3、将盾构机吊装入基坑内，并使盾构机的机头位置位于隧道口处，通过盾构机完成隧道的开凿工作；

S4、在支撑梁架背离隧道口的一侧固设有解锁组件，隧道开凿工作完成后，通过解锁组件将连接杆和支撑梁架分离，再向隧道口内部滑动连接杆，使连接杆再带动插接组件移动，使连接板和加固板之间分离，即可完成对隧道口临时加固装置的拆除工作。

通过采用上述技术方案，在预定位置开凿出基坑和隧道口后，再搭建支撑梁架，然后将加固板和连接板安装在隧道口的内部，使加固板的背部和隧道口的内壁抵接，使连接板位于相邻的加固板之间，再将连接杆从隧道口的内部穿过连接板，连接杆带动着插接组件使连接板和加固板之间固定，连接杆在穿过支撑梁架后通过固定组件使连接杆和支撑梁架固定，从而通过以上结构施工简单方便，从而缩短了对隧道口临时加固的施工工期；在隧道完成后，通过解锁组件将支撑梁架和连接杆之间的固定组件分离，然后向隧道内滑动连接杆，使连接杆带动插接组件移动，再对连接板和加固板之间拆卸，从而通过以上结构，施工简单方便，从而缩短了对加固装置拆除时的施工周期。综上所述，通过以上结构降低了临时加固装置的施工难度，缩短了施工周期。

可选的，在S2中，插接组件包括铰接杆、插接杆以及连接环，铰接杆的一端与插接杆铰接，铰接杆的另一端与连接环铰接，加固板开设有与插接杆插接配合的插接孔，插接杆沿着朝向插接孔的方向与连接板滑动连接，连接杆从连接环的内部穿过，且连接杆靠近隧道口内部一端的端面直径逐渐增大。

通过采用上述技术方案，连接杆从连接环的内部穿过时，当连接杆的端面直径大于连接环的内径时，带动着连接环向隧道内壁的方向移动，连接环再带动铰接杆移动，铰接杆再带动插接杆向加固板的方向移动并使插接杆的端部插入至插接孔内，从而实现了加固板和连接板之间的固定。

可选的，在S2中，固定组件包括一对卡接板和一对弹簧，卡接板相对设置在连接杆的两侧，卡接板的顶部和连接杆的端部铰接，弹簧的一端与卡接板固定连接，弹簧的另一端与连接杆固定连接。

通过采用上述技术方案，当连接杆背离隧道口一端的端部穿过支撑梁架后，弹簧将卡接板向着背离连接杆的方向弹开，从而和支撑梁架卡接固定，并实现了连接杆和支撑梁架之间的固定。

可选的，所述在卡接板和连接杆之间设置有引导杆，引导杆包括内杆和外杆，外杆套设在内杆的外部且内杆沿着外杆的长度方向与外杆滑动连接，内杆背离外杆的一端与卡接板铰接，外杆背离内杆一端与连接杆铰接。

通过采用上述技术方案，当卡接板向连接板靠拢时，内杆收入至外杆的内部，当卡接板向远离连接杆的方向被弹开时，内杆从外杆的内部滑出，从而为弹簧的弹性形变起到了引导作用，并提高了卡接板移动的稳定性。

可选的，所述内杆靠近外杆的一端固设有限位板，限位板位于外杆的内部与外杆滑动连接，且限位板的尺寸大于外杆靠近内杆一端的开口尺寸。

通过采用上述技术方案，限位板对内杆和外杆的滑动最大距离起到了限制作用，避免内杆从外杆的内部完全滑出，同时也对卡接板打开的最大角度起到了限制作用，避免因卡接板张角过大使弹簧损坏。

可选的，在S4中，解锁组件包括外套和内套，外套固定连接在支撑梁架背离隧道口的一侧，外套套设在连接杆的端部和卡接板的外侧，内套位于外套背离支撑梁架的一侧，内套位于外套的内部并与外套螺纹连接。

通过采用上述技术方案，当需要对连接杆和支撑梁架进行拆除时，转动内套，使内套向着外套的内部移动，使卡接板向连接杆靠近，从而便可对连接杆和支撑梁架进行拆除。

可选的，所述内套的周向外壁螺纹连接有锁紧螺母，锁紧螺母位于外套背离支撑梁架的一侧。

通过采用上述技术方案，在无需拆除连接杆时，拧紧锁紧螺母，使锁紧螺母与外套抵接，从而使内套无法转动，避免因工作失误而导致内套转动而造成危险，从而提高了解锁组件的安全性。

可选的，所述连接杆中部的周向侧壁铰接有卡接杆，卡接杆和连接杆铰接处在靠近隧道口的一侧设置有扭簧，连接环的内壁开设有与连接环内壁贯通的避让槽，卡接杆使扭簧处于压缩状态时能够从避让槽中通过；扭簧处于弹开状态，卡接杆无法避让槽内通过。

通过采用上述技术方案，当连接杆穿过连接环时，连接环使卡接杆向连接杆靠拢并将扭簧处于压缩状态，使卡接杆从避让槽内通过；在向隧道口内部移动连接杆时，当卡接杆与连接环抵接后，从而带动着连接环向隧道口内移动，连接杆再通过铰接杆将插杆从插接孔内拔出，从而实现了连接板和加固板之间的拆卸工作。

可选的，所述卡接杆在背离扭簧的一侧固设有挡板，挡板与连接杆的侧壁固定连接，连接杆与挡板抵接，且挡板能够从避让槽内穿过。

通过采用上述技术方案，挡板对卡接杆可转动的最大角度起到了限制作用，使卡接杆转动至与连接杆之间呈90度时则无法转动，从而为卡接杆带动连接环移动提供了保障。

可选的，所述卡接杆远离扭簧一端的侧壁开设有卡接孔，连接杆的周向侧壁固设有与卡接孔插接配合的卡接块，卡接孔和卡接块之间过盈配合，且卡接块能够从避让槽内穿过。

通过采用上述技术方案，对连接杆和连接板进行拆卸时，先手动转动卡接杆，使卡接块插入至卡接孔内，并使卡接板无法弹开，从而使卡接块可以从避让槽内穿过连接环，进而可完成对连接杆和连接环之间的拆卸工作。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.将加固板和连接板放置与隧道口的内侧，然后用连接杆穿过连接板与支撑梁架固定，从而完成对隧道口内部临时加固的工作；

2.用解锁组件将连接杆和支撑梁架之间脱离并向隧道口内侧的方向滑动连接杆，即可实现对临时加固装置的拆除。

附图说明

图1是本申请实施例一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法的结构示意图；

图2是本申请实施例支撑梁架和加固板在隧道口处的结构示意图；

图3是本申请实施例连接组件穿过连接板和支撑梁架时的解耦股示意图；

图4是本申请实施例连接杆的结构示意图；

图5是本申请实施例固定组件和解锁组件的剖视图；

图6是本申请实施例为体现卡接块和卡接孔处结构的剖视图。

附图标记说明：1、基坑；11、隧道口；2、支撑梁架；3、加固板；31、连接槽；32、插接杆；4、连接板；5、连接杆；6、插接组件；61、铰接杆；62、插接杆；63、连接环；631、避让槽；7、固定组件；71、卡接板；72、弹簧；73、引导杆；731、内杆；7311、限位板；732、外杆；8、解锁组件；81、外套；82、内套；821、锁紧螺母；9、卡接杆；91、扭簧；92、挡板；93、卡接孔；94、卡接块。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法。

一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法包括

参照图1，S1、先根据设计图纸确定地铁隧道建设路线和基坑1位置，并挖设基坑1，并在基坑1的内部建设支护结构；

参照图1和图2，S2、在基坑1内，沿着所需隧道开凿的路线开设隧道口11，隧道口11的截面为弧形，并为隧道口11的位置搭建临时加固装置。

参照图2和图3，临时加固装置包括支撑梁架2和加固板3，支撑梁架2搭建在隧道口11的外侧，加固板3沿着隧道口11内壁设置在隧道口11的内侧，加固板3设置有多个且均为弧形结构，加固板3的弧形面的外壁与隧道口11的内壁贴合，在相邻的加固板3的两侧沿着隧道的长度方向开设有连接槽31，连接槽31位于加固板3背离隧道口11的一侧，在每个连接槽31内均设置有连接板4，连接板4和支撑梁架2之间穿设有连接杆5，连接板4的内部设置有用于使连接板4和加固板3固定的插接组件6，连接杆5背离隧道口11的一端设置有用于和支撑梁架2卡接固定的固定组件7，将连接杆5从隧道口11内依次穿过连接板4和支撑梁架2，使连接杆5在穿过连接板4的内部时，带动插接组件6将连接板4和加固板3固定，再将连接杆5穿过支撑梁架2通过固定组件7使连接杆5和支撑梁架2固定。

参照图3和图4，插接组件6包括铰接杆61、插接杆62杆和连接环63；铰接杆61和插接杆62均设置有两个，两个铰接杆61和两个插接杆62分别设置在连接环63的两侧且背离隧道口11，铰接杆61的一端与连接环63铰接，铰接杆61的另一端与插接杆62铰接，加固板3在连接槽31处的侧壁开设有与插接杆62插接配合的插接孔32，插接杆62沿着向插接孔32的方向与连接板4滑动连接，连接杆5在靠近隧道口11内侧一端的端面直径逐渐增大，连接杆5在端面为未增大的部分能够从连接环63的内部通过穿过，连接杆5的端面直径增大后则无法从连接环63的内部穿过。将连接杆5从隧道口11内侧向支撑梁架2的方向穿过，当连接杆5的截面直径大于连接环63的内径后，带动着连接环63向连接板4的内部移动，连接环63带动着铰接杆61移动，铰接杆61再带动着插接杆62向插接孔32移动，并使插接杆62的端部插入插接孔32内，从而实现了连接板4和加固板3之间固定。

参照图4和图5，固定组件7包括卡接板71、弹簧72和引导杆73。卡接板71设置有两个且两个卡接板71相对设置，卡接板71的顶部与连接杆5的端部铰接，弹簧72固定连接在卡接板71和连接杆5之间，弹簧72套设在引导杆73的外部，引导杆73包括内杆731和外杆732，外杆732套设在内杆731的外部，且内杆731与外杆732滑动连接，内杆731在外杆732内部的一端固设有限位板7311，限位板7311的尺寸大于外杆732朝向内杆731一端的开口尺寸。内杆731背离外杆732的一端与卡接板71铰接，外杆732背离内杆731的一端与连接杆5铰接。引导杆73为卡接板71的移动起到了引导和限制的作用。在连接杆5带有固定组件7的一端从支撑梁架2穿过后，弹簧72将卡接板71弹开并与支撑梁架2卡接固定，从而实现了连接杆5和支撑梁架2的固定。

S3、将盾构机吊装入基坑1内，并使盾构机的机头位置位于隧道口11处，通过盾构机完成隧道的开凿工作；

参照图2和图3，在S4中，支撑梁架2背离隧道口11的一侧固设有解锁组件8，解锁组件8设置有多个，且解锁组件8与连接杆5一一对应，隧道开凿工作完成后，通过解锁组件8将连接杆5和支撑梁架2分离，再向隧道口11内部滑动连接杆5，使连接杆5带动插接组件6移动，将插接杆62从插接孔32内拔出，从而使连接板4和加固板3之间分离，即可完成对隧道口11临时加固装置的拆除工作。

参照图3和图5，解锁组件8包括外套81和内套82，外套81与支撑梁架2背离隧道口11的一侧固定连接，且外套81套设在固定组件7和连接杆5的外侧，外套81的内壁设置有螺纹，内套82位于外套81的内部并与外套81背离支撑梁架2的一端螺纹连接。当需要对临时加固装置进行拆除时，工作人员只需转动内套82，使内套82向外套81的内部移动，通过内套82与卡接板71抵接，将卡接板71合拢，再将连接杆5向隧道口11的内侧滑动并与支撑梁架2脱离。

内套82螺纹连接有锁紧螺母821，锁紧螺母821位于外套81的外侧，当不需要对临时加固装置拆除时，拧紧锁紧螺母821，使锁螺母与外套81抵接，从而防止因失误转动内套82，为解锁组件8提供了安全保障。

参照图4和图6，在连接杆5的中部设置有一对卡接杆9，两个卡接杆9相对设置，且卡接杆9的一端与连接杆5的侧壁铰接，在卡接杆9和连接杆5铰接位置靠近隧道口11的一侧设置有扭簧91，卡接杆9在扭簧91背离的一侧设置有挡板92，挡板92与连接杆5的侧壁固定连接。在卡接杆9朝向扭簧91一侧的端部开设有卡接孔93，连接杆5的侧壁固设有与卡接孔93插接配合的卡接块94，卡接孔93和卡接块94为过盈插接配合。连接环63的内壁沿着连接杆5的长度方向开设有避让槽631。挡板92可从避让槽631内穿过连接环63，卡接杆9在使扭簧91处于压缩状态时，可从避让槽631内穿过连接环63；当扭簧91使卡接杆9处于打开状态时，卡接杆9无法从避让槽631内穿过连接环63。

在安装临时加固装置时，卡接杆9将扭簧91压缩并从避让槽631内穿过，此时卡接块94并未插入至卡接孔93内，当卡接块94穿过连接环63后，扭簧91将卡接杆9弹开与挡板92抵接；当对连接杆5和连接板4之间进行拆卸时，向隧道口11内移动连接杆5，在卡接板71与连接环63抵接后带动着连接环63向隧道口11内移动，从而使插接杆62从插接孔32内拔出，即可对连接板4和加固板3拆卸；当对连接杆5和连接环63进行拆卸时，先翻转卡接杆9使卡接块94插入至卡接孔93内，然后即可将连接杆5从连接环63内移出，并完成连接杆5和连接环63之间的拆卸。

本申请实施例一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法的实施原理为：先在指定位置开凿基坑1，并对基坑1进行支护，然后再在指定位置搭建支撑梁架2并开凿隧道口11，再隧道口11内安装加固板3和连接板4，再用连接杆5依次穿过连接板4和支撑梁架2，使连接杆5带动插接组件6将连接板4和加固板3固定，再通过固定组件7使支撑梁架2和连接杆5固定，从而完成对隧道口11的临时加固；然后进行隧道的开凿工作。在隧道开凿工作完成后，通过解锁组件8，使连接杆5和支撑梁架2之间的固定组件7解开，再向隧道口11内滑动连接杆5从而使连接板4和加固板3之间拆卸，并完成了对临时加固装置的拆卸工作。通过以上结构，降低对隧道口11临时加固工作的施工难度，从而缩短施工周期。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定地铁隧道建设路线和基坑(1)位置，并挖设基坑(1)；

S2、在基坑(1)内沿着所需隧道开凿的路线开设隧道口(11)，并为隧道口(11)的位置搭建临时加固装置，临时加固装置包括支撑梁架(2)和加固板(3)，支撑梁架(2)搭建在隧道口(11)的外侧，加固板(3)沿着隧道口(11)内壁设置在隧道口(11)的内侧，加固板(3)设置有多个，在加固板(3)和加固板(3)之间设置有连接板(4)，连接板(4)和支撑梁架(2)之间设置有连接杆(5)，连接板(4)和加固板(3)之间设置有用于两者固定的插接组件(6)，连接杆(5)背离隧道口(11)的一端设置有用于和支撑梁架(2)卡接固定的固定组件(7)，将连接杆(5)穿过连接板(4)的内部并带动插接组件(6)使加固板(3)和连接板(4)固定，再将连接杆(5)穿过支撑梁架(2)通过固定组件(7)使连接杆(5)和支撑梁架(2)固定；

S3、将盾构机吊装入基坑(1)内，并使盾构机的机头位置位于隧道口(11)处，通过盾构机完成隧道的开凿工作；

S4、在支撑梁架(2)背离隧道口(11)的一侧固设有解锁组件(8)，隧道开凿工作完成后，通过解锁组件(8)将连接杆(5)和支撑梁架(2)分离，再向隧道口(11)内部滑动连接杆(5)，使连接杆(5)再带动插接组件(6)移动，使连接板(4)和加固板(3)之间分离，即可完成对隧道口(11)临时加固装置的拆除工作。

2.根据权利要求1所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：在S2中，插接组件(6)包括铰接杆(61)、插接杆(62)以及连接环(63)，铰接杆(61)的一端与插接杆(62)铰接，铰接杆(61)的另一端与连接环(63)铰接，加固板(3)开设有与插接杆(62)插接配合的插接孔(32)，插接杆(62)沿着朝向插接孔(32)的方向与连接板(4)滑动连接，连接杆(5)从连接环(63)的内部穿过，且连接杆(5)靠近隧道口(11)内部一端的端面直径逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：在S2中，固定组件(7)包括一对卡接板(71)和一对弹簧(72)，卡接板(71)相对设置在连接杆(5)的两侧，卡接板(71)的顶部和连接杆(5)的端部铰接，弹簧(72)的一端与卡接板(71)固定连接，弹簧(72)的另一端与连接杆(5)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：所述在卡接板(71)和连接杆(5)之间设置有引导杆(73)，引导杆(73)包括内杆(731)和外杆(732)，外杆(732)套设在内杆(731)的外部且内杆(731)沿着外杆(732)的长度方向与外杆(732)滑动连接，内杆(731)背离外杆(732)的一端与卡接板(71)铰接，外杆(732)背离内杆(731)一端与连接杆(5)铰接。

5.根据权利要求4所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：所述内杆(731)靠近外杆(732)的一端固设有限位板(7311)，限位板(7311)位于外杆(732)的内部与外杆(732)滑动连接，且限位板(7311)的尺寸大于外杆(732)靠近内杆(731)一端的开口尺寸。

6.根据权利要求3所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：在S4中，解锁组件(8)包括外套(81)和内套(82)，外套(81)固定连接在支撑梁架(2)背离隧道口(11)的一侧，外套(81)套设在连接杆(5)的端部和卡接板(71)的外侧，内套(82)位于外套(81)背离支撑梁架(2)的一侧，内套(82)位于外套(81)的内部并与外套(81)螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：所述内套(82)的周向外壁螺纹连接有锁紧螺母(821)，锁紧螺母(821)位于外套(81)背离支撑梁架(2)的一侧。

8.根据权利要求1所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：所述连接杆(5)中部的周向侧壁铰接有卡接杆(9)，卡接杆(9)和连接杆(5)铰接处在靠近隧道口(11)的一侧设置有扭簧(91)，连接环(63)的内壁开设有与连接环(63)内壁贯通的避让槽(631)，卡接杆(9)使扭簧(91)处于压缩状态时能够从避让槽(631)中通过；扭簧(91)处于弹开状态，卡接杆(9)无法避让槽(631)内通过。

9.根据权利要求8所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：所述卡接杆(9)在背离扭簧(91)的一侧固设有挡板(92)，挡板(92)与连接杆(5)的侧壁固定连接，连接杆(5)与挡板(92)抵接，且挡板(92)能够从避让槽(631)内穿过。

10.根据权利要求8所述的一种湿陷性黄土地层地铁隧道土压平衡盾构施工方法，其特征在于：所述卡接杆(9)远离扭簧(91)一端的侧壁开设有卡接孔(93)，连接杆(5)的周向侧壁固设有与卡接孔(93)插接配合的卡接块(94)，卡接孔(93)和卡接块(94)之间过盈配合，且卡接块(94)能够从避让槽(631)内穿过。

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